NL2020720B1 - Borstelinrichting en werkwijze voor het borstelen van een dier, alsmede stal - Google Patents

Abstract

Een borstelinrichting voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop enlof staart van het dier, zoals een koe, omvat een roteerbare borstel, alsmede een elektrische aandrijfmotor, die is uitgevoerd voor het leveren van een aandrijfkoppel voor het roterend aandrijven van de borstel in ten minste een rotatierichting. Het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel is zodanig ingesteld dat de borstel door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd.

Description

© 2020720 © B1 OCTROOI (2?) Aanvraagnummer: 2020720 © Int. Cl.:

A01K 13/00 (2018.01) © Aanvraag ingediend: 5 april 2018

Q Aanvraag ingeschreven:

oktober 2019 (43) Aanvraag gepubliceerd:

© Octrooi verleend:

oktober 2019 © Octrooischrift uitgegeven:

oktober 2019 © Octrooihouder(s):

Lely Patent N.V. te Maassluis.

© Uitvinder(s):

Harrold Jan Munneke te Maassluis.

George Lewis Mikhael Saad te Maassluis.

© Gemachtigde:

Ir. M.J.F.M. Corten te Maassluis.

54) Borstelinrichting en werkwijze voor het borstelen van een dier, alsmede stal

Tt) Een borstelinrichting voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop en/of staart van het dier, zoals een koe, omvat een roteerbare borstel, alsmede een elektrische aandrijfmotor, die is uitgevoerd voor het leveren van een aandrijfkoppel voor het roterend aandrijven van de borstel in ten minste een rotatierichting. Het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel is zodanig ingesteld dat de borstel door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd.

NL B1 2020720

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift wijkt af van de oorspronkelijk ingediende stukken. Alle ingediende stukken kunnen bij Octrooicentrum Nederland worden ingezien.

Borstelinrichting en werkwijze voor het borstelen van een dier, alsmede stal

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een borstelinrichting voor het borstelen van een dier, bijvoorbeeld de rug, kop en/of staart van het dier, zoals een koe, in het bijzonder een melkkoe.

Koeborstels zijn algemeen bekend. Het borstelen van koeien heeft gewenste effecten, zoals biologische voordelen. Door het borstelen worden de koeien niet alleen schoongemaakt, maar wordt ook het aantal parasieten en andere ongewenste organismen in de huid van de koeien gereduceerd. Bovendien vermindert het stressniveau, hetgeen gunstig is voor de melkproductie. Koeborstels kunnen op een of meer verschillende plaatsen in een stal worden aangebracht.

Bekend is de Luna® koeborstel van Lely. Deze koeborstel omvat een borstel, die roteerbaar is om een in hoofdzaak horizontale borstelhartlijn. De borstel is verbonden met een zwenkarm, die zwenkbaar is opgehangen om een zwenkhartlijn die in hoofdzaak evenwijdig aan de borstelhartlijn verloopt. De zwenkarm vormt een motorbehuizing met een inwendige ruimte voor het opnemen van een elektrische aandrijfmotor met een uitgaande aandrijfas en een wormwieloverbrenging, die de aandrijfas verbindt met de borstel voor het roterend aandrijven daarvan. De aandrijfmotor is een eenfasemotor met aan-uitschakelaar.

De aandrijfmotor is verbonden met een regelsysteem, dat is voorzien van een sensor voor het waarnemen van de stand van de zwenkarm. In de ruststand hangt de zwenkarm in hoofdzaak verticaal naar beneden. Als de koe de borstel optilt, scharniert de zwenkarm uit de verticale ruststand omhoog. Na een vooraf bepaalde vertraging, die ongeveer 2 seconden bedraagt, schakelt het regelsysteem de aandrijfmotor aan. De aangedreven rotatierichting van de borstel is afhankelijk van de stand van de zwenkarm. Als de zwenkarm linksom omhoog zwenkt, wordt de borstel rechtsom aangedreven, en omgekeerd. Als de koe niet meer aangrijpt op de borstel en de zwenkarm onder invloed van zwaartekracht terugkeert naar de verticale ruststand, schakelt het regelsysteem de aandrijfmotor uit.

Aangezien de koe met lichaamsdelen, in het bijzonder de staart, of met een halsband of identificatietag door de roterende borstel kan worden gegrepen, hetgeen aanleiding kan geven tot ernstig letsel, bijvoorbeeld zelfs amputatie van een staart of verstikking, omvat de Luna® koeborstel van Lely een slipkoppeling. Als de rotatiebeweging van de borstel wordt tegengehouden met een kracht die een door de slipkoppeling bepaalde drempelwaarde overschrijdt, kan de uitgaande aandrijfas van de aandrijfmotor ronddraaien zonder het aandrijfkoppel door te geven aan de borstel. De slipkoppeling is echter onderhevig aan slijtage, hetgeen de betrouwbaarheid nadelig beïnvloedt.

Uit US 2014/0090607 A1 is een koeborstel bekend met een roteerbare borstel die zich in de ruststand in hoofdzaak verticaal uitstrekt, d.w.z. de borstelhartlijn verloopt in hoofdzaak verticaal. De borstel is roterend aandrijfbaar door middel van een driefasenmotor met een frequentieregelaar (“variable frequency drive controller” of “VFD controller”). Een bewegingssensor is verbonden met de frequentieregelaar voor het activeren van de motor als een koe de borstel nadert of daarop aangrijpt. De motor is door middel van een overbrengingsinrichting verbonden met een samenstel van twee assen die door middel van een kruiskoppeling onderling zijn verbonden. De bovenste as is verbonden met de overbrengingsinrichting. De borstel is opgehangen aan de onderste as.

De frequentieregelaar regelt de aan de motor toegevoerde elektrische stroom om een gewenste rotatiesnelheid van de borstel te bereiken, bijvoorbeeld ongeveer 60 omwentelingen per minuut. Als de rotatiesnelheid van de borstel afneemt, bijvoorbeeld als de borstel verstopt raakt met stofdeeltjes, zal de frequentieregelaar de aan de motor toegevoerde elektrische stroom vergroten om het aandrijfkoppel te vergroten en de gewenste rotatiesnelheid in stand te houden.

Bij deze koeborstel is er eveneens een risico dat een staart van de koe, of een door de koe gedragen halsband of identificatietag door de roterende borstel wordt gegrepen en de borstel daardoor vastloopt. Daarom is de frequentieregelaar uitgevoerd om de rotatie van de motor te stoppen als de aan de motor toegevoerde elektrische stroom een vooraf bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Derhalve omvat deze koeborstel een elektronische beveiliging.

Niettemin kan ook de elektronische beveiliging defect raken, bijvoorbeeld door een storing. Daarom is het nog steeds niet uitgesloten dat ernstig letsel kan ontstaan als een koe met lichaamsdelen, in het bijzonder de staart, of een halsband of identificatietag, komt vast te zitten tijdens het roteren van de koeborstel.

Een doel van de uitvinding is een verbeterde borstelinrichting voor het borstelen van een dier, zoals een koe, te verschaffen, waarbij in het bijzonder het risico van letsel is gereduceerd.

Dit doel is volgens de uitvinding bereikt door een borstelinrichting voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop en/of staart van het dier, bijvoorbeeld een koe, zoals een melkkoe, omvattende:

- een roteerbare borstel,

- een elektrische aandrijfmotor, die is uitgevoerd voor het leveren van een aandrijfkoppel voor het roterend aandrijven van de borstel in ten minste een rotatierichting, waarbij het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel zodanig is ingesteld dat de borstel door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd.

Volgens de uitvinding is de aandrijfmotor ontworpen om tijdens bedrijf een relatief gering aandrijfkoppel te leveren. Het aandrijfkoppel van de aandrijfmotor blijft tijdens bedrijf kleiner dan het koppel dat door middel van maximale spierkracht van het dier, in het bijzonder een koe, en/of een persoon kan worden gegenereerd om de borstel in omgekeerde rotatierichting, d.w.z. tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting, te roteren. De borstel kan door het dier, in het bijzonder een koe, en/of door een persoon handmatig worden stilgehouden en teruggedraaid terwijl de aandrijfmotor bekrachtigd is. Als de koe met lichaamsdelen, in het bijzonder de staart, of met een halsband of identificatietag door de roterende borstel wordt gegrepen, is ernstig letsel zoals amputatie van een staart of verstikking uitgesloten, omdat het relatief geringe aandrijfkoppel dergelijk letsel niet kan veroorzaken. De koe kan zichzelf bevrijden door zich los te trekken en/of een boer kan de koe bevrijden door de borstel handmatig tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terug te draaien. Derhalve is de borstelinrichting met de roterende borstel volgens de uitvinding intrinsiek veilig. In principe is hierdoor geen slipkoppeling of elektronische beveiliging zoals bekend uit de stand van de techniek nodig. Tegelijkertijd is verrassenderwijs gebleken dat een dergelijk gering aandrijfkoppel nog steeds ruim voldoende is om het gewenste borsteleffect te bereiken. Het toerental van de borstel is volgens de uitvinding bijvoorbeeld ongeveer 30 omwentelingen per minuut.

Een verder voordeel is dat door het relatief geringe aandrijfkoppel volgens de uitvinding ook het risico zelf is gereduceerd dat een staart, halsband, tag of ander object tijdens bedrijf door de roterende borstel wordt meegenomen. De borstelinrichting volgens de uitvinding is niet alleen intrinsiek veilig als een koe ongelukkigerwijs bekneld raakt, maar ook zal dit minder vaak optreden door het lagere aandrijfkoppel en het daarmee samenhangende lagere toerental van de borstel.

Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur, dat het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel kleiner is, en in het bijzonder tijdens bedrijf altijd kleiner blijft, dan 60 Nm, bij voorkeur kleiner dan 50 Nm, in het bijzonder kleiner dan 45 Nm, bijvoorbeeld kleiner dan 40 Nm. Een dergelijk aandrijfkoppel is voldoende groot om de borstel roterend aan te drijven en de gewenste borsteleffecten bij een koe te bereiken, en tegelijkertijd niet zodanig groot dat risico’s van ernstig letsel ontstaan als de koe met lichaamsdelen, in het bijzonder de staart, of met een halsband of identificatietag onbedoeld wordt gegrepen en/of meegenomen door de roterende borstel.

Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur, dat de aandrijfmotor is verbonden met een regelsysteem, dat is uitgevoerd voor het waarnemen van een of meer bedrijfsparameters van de aandrijfmotor, waarbij het regelsysteem is uitgevoerd voor het regelen van de hoeveelheid energie die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor op basis van de waargenomen bedrijfsparameter of bedrijfsparameters. In tegenstelling tot de eenfasemotor met aan-uitschakelaar van de bekende Luna® koeborstel van Lely omvat de borstelinrichting volgens de uitvinding een regelbare aandrijfmotor. Hierdoor kan het gedrag van de aandrijving nauwkeurig worden ingesteld.

Daarbij is het mogelijk, dat de aandrijfmotor een variabele rotatiesnelheid heeft, waarbij de door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameter van de aandrijfmotor, of een van de door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameters van de aandrijfmotor, overeenkomt met een rotatiesnelheid van de aandrijfmotor tijdens bedrijf, bijvoorbeeld met een momentane rotatiesnelheid of een in de tijd gemiddelde rotatiesnelheid, en waarbij een waarde die overeenkomt met een gewenste rotatiesnelheid van de aandrijfmotor tijdens bedrijf, die bij voorkeur vooraf is bepaald, is ingevoerd en/of opgeslagen in het regelsysteem, en waarbij het regelsysteem is uitgevoerd voor het vergelijken van die door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameter die overeenkomt met een rotatiesnelheid met die waarde en het regelen van de hoeveelheid energie die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor op basis van die vergelijking.

De aandrijfmotor kan volgens de uitvinding een driefasenmotor omvatten. Het regelsysteem omvat bijvoorbeeld een frequentieregelaar, zoals een zogenaamde “variable frequency drive controller” of “VFD controller”. De bedrijfsparameter van de aandrijfmotor die overeenkomt met een rotatiesnelheid van de aandrijfmotor tijdens bedrijf is bijvoorbeeld het toerental van de aandrijfmotor. Een gewenst toerental kan zijn geprogrammeerd in het regelsysteem, zoals 30 omwentelingen per minuut, terwijl tijdens bedrijf het momentane toerental van de aandrijfmotor wordt waargenomen en herhaaldelijk of continu vergeleken met het gewenste toerental. Als het waargenomen toerental kleiner is dan het gewenste toerental, bijvoorbeeld als een koe tijdens het borstelen hard tegen de borstel drukt en die daardoor veel weerstand ondervindt, vergroot het regelsysteem de hoeveelheid energie die wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor om het toerental te verhogen naar het gewenste toerental. Derhalve wordt het toerental van de roterende borstel tijdens bedrijf verhoogd of verlaagd naar het ingestelde, gewenste toerental. De hoeveelheid energie die wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor kan bijvoorbeeld worden geregeld door het variëren van de aan de aandrijfmotor toegevoerde elektrische stroom.

Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur, dat de door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameter van de aandrijfmotor, of een van de door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameters van de aandrijfmotor, overeenkomt met het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel, en waarbij het regelsysteem is uitgevoerd voor het uitschakelen van de aandrijfmotor en/of het omkeren van de door de aandrijfmotor bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel als die door het regelsysteem waargenomen bedrijfsparameter die overeenkomt met het geleverde aandrijfkoppel een vooraf bepaalde drempelwaarde overschrijdt, bij voorkeur pas nadat die vooraf bepaalde drempelwaarde gedurende een vooraf bepaalde periode, in het bijzonder 1-3 seconden, zoals 2 seconden, continu wordt overschreden. Zoals hierboven toegelicht is de borstelinrichting met de roterende borstel volgens de uitvinding intrinsiek veilig, zodat in principe geen slipkoppeling of elektronische beveiliging zoals bekend uit de stand van de techniek of andere beveiliging tegen overbelasting nodig is. Niettemin verdient het volgens de uitvinding de voorkeur dat een beveiliging tegen overbelasting wordt toegepast. Als bijvoorbeeld de staart van een koe vastzit in de borstel, is die koe eenvoudiger te bevrijden als de aandrijfmotor wordt uitgeschakeld. Bij een uitgeschakelde aandrijfmotor is de borstel volgens de uitvinding vrij draaibaar. In plaats van of na het uitschakelen van de aandrijfmotor kan de vastgelopen borstel ook enigszins worden teruggedraaid door de aandrijfmotor om het lostrekken van de koe te vergemakkelijken.

Daarbij is die drempelwaarde bij voorkeur zodanig ingesteld dat de aandrijfmotor wordt uitgeschakeld en/of de door de aandrijfmotor bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel wordt omgekeerd als, of in het bijzonder juist voordat, het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel zodanig is toegenomen dat de borstel niet meer door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd. In het bijzonder is die drempelwaarde zodanig ingesteld dat de aandrijfmotor wordt uitgeschakeld en/of de door de aandrijfmotor bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel wordt omgekeerd als het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel groter wordt, of gedurende een vooraf bepaalde periode, in het bijzonder 1-3 seconden, zoals 2 seconden, groter is, dan 60 Nm, bij voorkeur reeds 50 Nm, in het bijzonder 45 Nm, zoals 40 Nm.

De aandrijfmotor kan volgens de uitvinding zijn overgedimensioneerd, d.w.z. in dit geval is het vermogen van de aandrijfmotor groter dan nodig voor het leveren van het ingestelde aandrijfkoppel. Het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel blijft volgens de uitvinding echter te allen tijde zodanig gering dat de borstel door middel van spierkracht van de koe en/of een persoon kan worden stilgehouden en teruggedraaid zonder ernstig letsel te veroorzaken. Als het aandrijfkoppel groter wordt dan de drempelwaarde, wordt de beveiliging tegen overbelasting actief. Hoewel de koeborstel volgens US 2014/0090607 A1 eveneens een elektronische beveiliging tegen overbelasting omvat, wordt die pas later actief, d.w.z. bij deze bekende koeborstel is het aandrijfkoppel aanzienlijk groter, waardoor er meer risico is dat een koe bekneld raakt in de roterende borstel en/of lichte verwondingen of erger oploopt.

In een uitvoeringsvorm omvat het regelsysteem een sensor voor het waarnemen of een dier aangrijpt op de borstel, waarbij het regelsysteem is uitgevoerd voor het aanschakelen van de aandrijfmotor zodra door die sensor is waargenomen dat een dier aangrijpt op de borstel. Bij de bekende Luna® koeborstel van Lely wordt de aandrijfmotor pas na een vooraf bepaalde vertraging, die ongeveer 2 seconden bedraagt, aangeschakeld. Dit kan aanleiding geven tot onrust bij de koe. Bij de borstelinrichting volgens deze uitvoeringsvorm schakelt het regelsysteem de aandrijfmotor aan onmiddellijk nadat de sensor heeft waargenomen dat een koe in aanraking is met de borstel. Als een koe aangrijpt op de borstel, begint de borstel nagenoeg direct te roteren.

Overigens is het regelsysteem volgens de uitvinding bij voorkeur zodanig geprogrammeerd dat de aandrijfmotor gedurende een vooraf bepaalde wachtperiode, bijvoorbeeld 20 seconden, uitgeschakeld blijft als het regelsysteem de aandrijfmotor heeft uitgeschakeld en/of teruggedraaid bij het overschrijden van de drempelwaarde voor het aandrijfkoppel. Derhalve verhindert het regelsysteem dat de aandrijfmotor onmiddellijk weer kan worden bekrachtigd nadat de beveiliging tegen overbelasting actief is geworden. Hierdoor heeft een koe die vastzit in de borstel voldoende tijd om zich daaruit los te maken. Terwijl de koe zichzelf bevrijdt uit de borstel, kan de borstel niet worden aangeschakeld. Na afloop van de wachtperiode keert de borstelinrichting automatisch terug naar de normale bedrijfsstand, waarin de aandrijfmotor wordt bekrachtigd zodra is waargenomen dat een koe aangrijpt op de borstel.

Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur, dat het regelsysteem is uitgevoerd om, als de aandrijfmotor wordt aangeschakeld, de aandrijfmotor vanuit stilstand tot de gewenste rotatiesnelheid van de aandrijfmotor tijdens bedrijf te versnellen, bij voorkeur geleidelijk en/of vloeiend, gedurende een vooraf bepaalde versnellingsperiode, die 1-5 seconden, bijvoorbeeld ongeveer 3 seconden bedraagt. In tegenstelling tot de bekende Luna® koeborstel van Lely, die een eenfasemotor met aanuitschakelaar heeft, wordt de aandrijfmotor volgens deze uitvoeringsvorm geleidelijk opgestart. Dit is gunstig voor de levensduur van de motor en andere onderdelen, zoals de lagers.

Daarnaast is het volgens de uitvinding mogelijk, dat het regelsysteem is uitgevoerd om, als de aandrijfmotor wordt uitgeschakeld, de aandrijfmotor te vertragen gedurende een vooraf bepaalde vertragingsperiode, die 1-5 seconden, bijvoorbeeld ongeveer 3 seconden bedraagt. Zowel het aanloopgedrag als het uitloopgedrag van de aandrijfmotor kan vloeiend zijn ingesteld om slijtage van bewegende delen te verminderen.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de borstel een aangedreven borstelas, waarbij de aandrijfmotor een uitgaande aandrijfas omvat, en waarbij de aandrijfas van de aandrijfmotor en de borstelas van de borstel onderling zijn verbonden door middel van een overbrengingsinrichting die zodanig is uitgevoerd dat rotatie van de aandrijfas kan worden overgebracht op de borstelas van de borstel en omgekeerd. Bijvoorbeeld omvat de overbrengingsinrichting volgens de uitvinding een kegelwieloverbrenging, in het bijzonder met spiraalvertanding. In onbelaste toestand is de kegelwieloverbrenging vrij draaibaar.

Tijdens gebruik wordt de borstel roterend aangedreven door de aandrijfmotor. Het aandrijfkoppel wordt vanaf de aandrijfas via de overbrengingsinrichting overgebracht op de borstelas om de borstel te roteren in een aangedreven rotatierichting. In tegenstelling tot de bekende Luna® koeborstel van Lely, die een wormwieloverbrenging heeft, is de overbrengingsinrichting volgens deze uitvoeringsvorm van de uitvinding tevens geschikt om een koppel dat wordt uitgeoefend op de borstel door de koe en/of een persoon tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting, vanaf de borstel via de overbrengingsinrichting over te brengen op de aandrijfas. Hierdoor wordt het resulterende aandrijfkoppel gereduceerd of opgeheven zodat de borstel kan worden teruggedraaid en een vastgegrepen koe zichzelf kan bevrijden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de borstel roteerbaar om een in hoofdzaak horizontale borstel hartlijn. De borstel omvat borstelharen die zich in hoofdzaak radiaal naar buiten vanaf de horizontale borstelhartlijn uitstrekken. Een dergelijke borstel verloopt in hoofdzaak horizontaal, d.w.z. tijdens gebruik staat de koe onder de borstel in plaats van zijdelings tegen de borstel aan zoals bij de uit US 2014/0090607 A1 bekende borstel. Het borsteleffect is hierdoor aanzienlijk verbeterd.

Daarbij is het mogelijk, dat de borstel is opgehangen aan een zwenkarm, die zwenkbaar is om een zwenkhartlijn die in hoofdzaak evenwijdig aan de borstelhartlijn verloopt, waarbij de zwenkarm een ruststand heeft, waarin de zwenkarm zich in hoofdzaak verticaal uitstrekt, en waarbij de zwenkarm vanuit de ruststand verplaatsbaar is door het optillen van de borstel. In de ruststand hangt de zwenkarm verticaal naar beneden. De borstel steekt dwars uit vanaf de zwenkarm. Als een koe onder de borstel gaat staan en de borstel vervolgens omhoog tilt, scharniert de zwenkarm om de zwenkhartlijn naar boven. Dit leidt tot een gunstig borsteleffect.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de aandrijfmotor uitgevoerd voor het roterend aandrijven van de borstel in beide rotatierichtingen, waarbij het regelsysteem is voorzien van ten minste een sensor voor het waarnemen van de zwenkrichting van de zwenkarm vanuit de ruststand bij het optillen van de borstel, waarbij die sensor bij voorkeur is geïntegreerd met de sensor voor het waarnemen of een dier aangrijpt op de borstel zoals hierboven beschreven, en waarbij het regelsysteem is uitgevoerd voor het regelen van de aandrijfmotor om de borstel roterend aan te drijven in de rotatierichting tegengesteld aan de waargenomen zwenkrichting van de zwenkarm. De sensor detecteert of de zwenkarm linksom, d.w.z. tegen de wijzers van de klok in, of rechtsom, d.w.z. met de wijzers van de klok mee, om de zwenkhartlijn scharniert. Als de borstel door de koe wordt opgetild en de zwenkarm linksom kantelt, wordt de borstel door het regelsysteem rechtsom roterend aangedreven door de aandrijfmotor. Daarentegen is de aangedreven rotatierichting van de borstel linksom als bij het optillen van de borstel de zwenkarm rechtsom naar boven draait. Hierdoor drukt de borstel onder invloed van zijn eigen gewicht op de koe en draait de borstel tegen de werking van de zwaartekracht in. Dit geeft een bijzonder positief borsteleffect.

Het is volgens de uitvinding eveneens mogelijk, dat de zwenkarm een motorbehuizing vormt met een inwendige ruimte, waarin de aandrijfmotor is opgenomen. De overbrengingsinrichting kan ook zijn aangebracht in de inwendige ruimte van de zwenkarm. De zwenkarm heeft hierdoor een gunstig gewicht, zodat de door de borstel op de koe uitgeoefende druk tijdens het borstelen als prettig wordt ervaren.

Het regelsysteem kan geheel of gedeeltelijk zijn aangebracht in een regelkast, die stationair is bevestigd, bijvoorbeeld aan een staander of wand in een stal.

Dit heeft voordelen bij onderhoudswerkzaamheden. Het regelsysteem in de regelkast is bijvoorbeeld door middel van een of meer kabels verbonden met de aandrijfmotor in de zwenkarm, zoals een stroomkabel en/of datakabel.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een stal, in het bijzonder voor het houden van koeien, omvattende een of meer borstelinrichtingen zoals hierboven beschreven.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop en/of staart van het dier, bijvoorbeeld een koe, zoals een melkkoe, omvattende het roterend aandrijven van een roteerbare borstel in ten minste een rotatierichting door middel van een aandrijfkoppel dat wordt geleverd door een elektrische aandrijfmotor, waarbij het door de aandrijfmotor geleverde aandrijfkoppel zodanig is ingesteld dat de borstel door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Figuren 1a en 1b tonen zijaanzichten van een stal met een borstelinrichting volgens de uitvinding die wordt gebruikt door een koe.

Figuur 2 toont een aanzicht in perspectief van de in figuren 1a en 1 b weergegeven borstelinrichting in een ruststand.

Figuur 3 toont een aanzicht in dwarsdoorsnede van de in figuur 2 weergegeven borstelinrichting.

Figuur 4 toont een uiteengenomen aanzicht in perspectief van de in figuur 2 weergegeven borstelinrichting.

Een borstelinrichting volgens de uitvinding is in de figuren in zijn geheel aangeduid met verwijzingscijfer 1. De borstelinrichting 1 is uitgevoerd voor het borstelen van een koe, in het bijzonder een melkkoe. In dit uitvoeringsvoorbeeld is de borstelinrichting 1 aangebracht aan een staander 2 in een stal 3. Vanzelfsprekend kunnen twee of meer borstelinrichtingen 1 in de stal 3 worden geplaatst, bijvoorbeeld ook aan een wand (niet weergegeven).

Zoals het duidelijkst getoond in figuur 4 omvat de borstelinrichting 1 een bevestigingsframe 4 dat kan worden vastgeschroefd aan de staander 2. Aan het bevestigingsframe 4 is een dwars uitstekende zwenkas 7 bevestigd, waaraan een zwenkarm 6 zwenkbaar om een zwenkhartlijn 8 is opgehangen. De zwenkarm 6 vormt een motorbehuizing met een inwendige ruimte 5 voor het opnemen van een elektrische aandrijfmotor 9 (zie figuur 3). In dit uitvoeringsvoorbeeld is de aandrijfmotor 9 een regelbare aandrijfmotor met een variabel toerental, bijvoorbeeld een driefasenmotor.

De aandrijfmotor 9 is door middel van een kabel 17 verbonden met een regelsysteem 20. Het regelsysteem 20 is schematisch weergegeven in figuur 3. Het regelsysteem 20 is opgenomen in een regelkast 19, die vast is bevestigd aan het bevestigingsframe 4. De regelkast 19 kan worden geopend om het regelsysteem 20 toegankelijk te maken voor reparatie en onderhoud (niet weergegeven). Het regelsysteem 20 omvat in dit uitvoeringsvoorbeeld een frequentieregelaar (“variable frequency drive controller” of “VFD controller”) voor het regelen van de als driefasenmotor uitgevoerde aandrijfmotor 9. In het regelsysteem 20 is een gewenst toerental van de aandrijfmotor tijdens bedrijf ingevoerd, zoals 30 omwentelingen per minuut.

De aandrijfmotor 9 omvat een uitgaande aandrijfas 10, die door middel van een overbrengingsinrichting 11 is verbonden met een roteerbare borstelas 12. Hoewel de overbrengingsinrichting 11 in figuur 3 schematisch is weergegeven, omvat de overbrengingsinrichting 11 in dit uitvoeringsvoorbeeld een kegelwieloverbrenging met spiraalvertanding. Door de overbrengingsinrichting 11 kan een aandrijfkoppel van de uitgaande aandrijfas 10 worden overgebracht aan de borstelas 12. Daarnaast is de overbrengingsinrichting 11 geschikt om teruggedraaid te worden. In onbelaste toestand zijn de uitgaande aandrijfas 10, de overbrengingsinrichting 11 en de borstelas 12 vrij draaibaar.

De roteerbare borstelas 12 bepaalt een in hoofdzaak horizontale borstelhartlijn 13. De borstelhartlijn 13 verloopt in hoofdzaak evenwijdig aan de zwenkhartlijn 8. Een borstel 14 is vast aangebracht aan de borstelas 12. De borstelas 12 steekt dwars uit vanaf de zwenkarm 6. In dit uitvoeringsvoorbeeld omvat de borstel 14 een holle naaf 15 die op de borstelas 12 is geschoven. De borstel 14 omvat borstelharen 16, die zich radiaal vanaf de holle naaf 15 uitstrekken.

Als de borstelinrichting 1 niet wordt gebruikt door een koe, bevindt de zwenkarm 6 zich in een ruststand, waarin de zwenkarm 6 onder invloed van zwaartekracht in hoofdzaak verticaal naar beneden hangt (zie figuur 2). Als een koe vervolgens onder de borstel 14 gaat staan, duwt de koe de borstel 14 naar boven. Daarbij wordt de zwenkarm 6 rechtsom, d.w.z. met de wijzers van de klok mee (zie figuur 1a), of linksom, d.w.z. tegen de wijzers van de klok in (zie figuur 1b), omhoog gezwenkt.

Het regelsysteem 20 omvat een of meer sensoren 21 voor het waarnemen van de zwenkrichting van de zwenkarm 6 vanuit de ruststand bij het optillen van de borstel

14. De sensoren 21 zijn gevormd door twee afstandssensoren, in het bijzonder wervelstroomsensoren, die stationair zijn aangebracht aan het bevestigingsframe 4 en samenwerken met een ringvormige strook 22, die is aangebracht aan de achterzijde van de zwenkarm 6 rondom de zwenkas 7 (zie figuur 3). In dit uitvoeringsvoorbeeld worden de sensoren 21 voor het waarnemen van de zwenkrichting van de zwenkarm 6 ook toegepast voor het waarnemen of een koe aangrijpt op de borstel 14.

Het regelsysteem is uitgevoerd voor het aanschakelen van de aandrijfmotor 9 zodra door de sensoren 21 is waargenomen dat een koe de borstel 14 heeft opgetild. Daarbij is het regelsysteem 20 uitgevoerd om de aandrijfmotor 9 vanuit stilstand vloeiend tot het gewenste toerental van de aandrijfmotor 9 tijdens bedrijf te versnellen gedurende een vooraf bepaalde versnellingsperiode, die in dit uitvoeringsvoorbeeld 3 seconden bedraagt. Hierdoor wordt slijtage van bewegende delen, zoals de overbrenging 11 en lagers, gereduceerd.

De aandrijfmotor 9 is aandrijfbaar in twee rotatierichtingen, d.w.z. de aandrijfmotor 9 is uitgevoerd voor het linksom of rechtsom roterend aandrijven van de borstel 14. De aangedreven rotatierichting is afhankelijk van de zwenkrichting van de zwenkarm 7. Het regelsysteem 20 is uitgevoerd voor het regelen van de aandrijfmotor 9 om de borstel 14 roterend aan te drijven in de rotatierichting tegengesteld aan de waargenomen zwenkrichting van de zwenkarm 6.

Als de koe de borstel 14 volgens pijl A1 in figuur 1a wegduwt en de zwenkarm 6 wordt rechtsom naar boven gekanteld, wordt de borstel door het regelsysteem 20 linksom (zie pijl A2 in figuur 1a) roterend aangedreven door de aandrijfmotor 9. Zoals getoond in figuur 1b is de aangedreven rotatierichting van de borstel 14 rechtsom (pijl B2) als bij het wegduwen van de borstel 14 volgens pijl B1 de zwenkarm 6 rechtsom naar boven draait. Hierdoor drukt de borstel 14 onder invloed van zijn eigen gewicht op de koe en draait de borstel 14 tegen de werking van de zwaartekracht in. Dit geeft een bijzonder positief borsteleffect.

Het regelsysteem is uitgevoerd voor het waarnemen van meerdere bedrijfsparameters van de aandrijfmotor 9. Een bedrijfsparameter die tijdens bedrijf wordt waargenomen komt overeen met een rotatiesnelheid van de aandrijfmotor tijdens bedrijf. In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt het momentane toerental tijdens bedrijf continu gemeten. Een andere bedrijfsparameter van de aandrijfmotor 9 komt overeen met het door de aandrijfmotor 9 geleverde aandrijfkoppel. Daarnaast kunnen verdere bedrijfsparameters van de aandrijfmotor 9 worden waargenomen, zoals de toegevoerde motorstroom, die representatief is voor de hoeveelheid energie die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor 9.

Het regelsysteem 20 is uitgevoerd voor het regelen van de motorstroom die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor 9 op basis van de waargenomen bedrijfsparameters. In dit uitvoeringsvoorbeeld vergelijkt het regelsysteem 20 tijdens bedrijf het toerental van de aandrijfmotor 9 met het vooraf ingevoerde, gewenste toerental. De motorstroom die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor 9 is afhankelijk van die vergelijking.

Als het waargenomen toerental kleiner is dan het gewenste toerental, bijvoorbeeld als een koe tijdens het borstelen hard tegen de borstel 14 drukt en de borstel 14 daardoor relatief zwaar ronddraait, vergroot het regelsysteem 20 de aan de aandrijfmotor 9 toegevoerde motorstroom om het toerental te verhogen naar het gewenste toerental. Derhalve wordt het toerental van de roterende borstel 14 tijdens bedrijf verhoogd of verlaagd naar het ingestelde, gewenste toerental.

De aandrijfmotor 9 is overgedimensioneerd, d.w.z. het vermogen van de aandrijfmotor 9 is groter dan het benodigde vermogen om de borstel 14 te roteren met het vooraf bepaalde toerental. Dit is gunstig voor de levensduur van de aandrijfmotor 9. Het door de aandrijfmotor 9 geleverde aandrijfkoppel is volgens de uitvinding echter elektronisch begrensd. Als het geleverde aandrijfkoppel, dat door het regelsysteem wordt gemeten, gedurende een vooraf bepaalde periode, in dit uitvoeringsvoorbeeld ongeveer 2 seconden, continu een drempelwaarde overschrijdt, schakelt het regelsysteem 20 de aandrijfmotor 9 uit. Optioneel is het vervolgens mogelijk, dat het regelsysteem 20 de borstel 14 een omwenteling of gedeelte daarvan met zeer lage rotatiesnelheid in tegengestelde rotatierichting laat uitvoeren.

Daarbij is die drempelwaarde volgens de uitvinding zodanig ingesteld dat de aandrijfmotor 9 wordt uitgeschakeld voordat het door de aandrijfmotor 9 geleverde aandrijfkoppel zodanig groot wordt dat de borstel 14 niet meer door middel van spierkracht van de koe en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor 9 wordt geleverd. In het bijzonder is die drempelwaarde 40 Nm, d.w.z. de aandrijfmotor 9 wordt uitgeschakeld als het door de aandrijfmotor 9 geleverde aandrijfkoppel gedurende 2 seconden groter is dan 40 Nm.

Hierdoor is de borstelinrichting 1 met de roterende borstel 14 volgens de uitvinding intrinsiek veilig. Het aandrijfkoppel van de aandrijfmotor 9 blijft beperkt tot veilige waarden. De aandrijfmotor 9 wordt uitgeschakeld voordat het aandrijfkoppel van de aandrijfmotor 9 toeneemt tot waarden die tot lichte verwondingen of erger bij de koe kunnen leiden. Als bijvoorbeeld de staart van een koe vast komt te zitten in de roterende borstel 14, is het aandrijfkoppel van de aandrijfmotor 9 nog steeds zodanig gering dat letselrisico’s zijn uitgesloten. Nadat de aandrijfmotor 9 is uitgeschakeld kan de koe zichzelf eenvoudig losmaken uit de borstel 14. Daarbij kan de borstel 14 enigszins worden teruggedraaid door de door de koe uitgeoefende spierkracht, eventueel ondersteund door een door het regelsysteem geregelde aandrijving van de borstel 14 in die tegengestelde rotatierichting zoals hierboven beschreven.

Derhalve verschilt de borstelinrichting 1 volgens de uitvinding belangrijk van de uit US 2014/0090607 A1 bekende koeborstel, die weliswaar een elektronische beveiliging tegen overbelasting heeft, maar tijdens bedrijf een aanzienlijk groter aandrijfkoppel op de borstel uitoefent. Het door de aandrijfmotor 9 geleverde aandrijfkoppel blijft volgens de uitvinding te allen tijde zodanig gering dat de borstel 14 door middel van spierkracht van de koe en/of een persoon kan worden stilgehouden en teruggedraaid zonder ernstig letsel te veroorzaken.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Bijvoorbeeld kan een borstelinrichting volgens de uitvinding een eenfasemotor met aan-uitschakelaar in plaats van een driefasenmotor met frequentieregelaar omvatten. In dit geval levert de eenfasemotor geen geregeld aandrijfkoppel, maar een vooraf bepaald, vast ingesteld aandrijfkoppel. Daarbij is het aandrijfkoppel volgens de uitvinding ook zodanig dat de borstel door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor wordt geleverd.

Claims (15)

1. CONCLUSIES

   1. Borstelinrichting voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop en/of staart van het dier, zoals een koe, omvattende:

   - een roteerbare borstel (14),

   - een elektrische aandrijfmotor (9), die is uitgevoerd voor het leveren van een aandrijfkoppel voor het roterend aandrijven van de borstel (14) in ten minste een rotatierichting, met het kenmerk, dat het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel zodanig is ingesteld dat de borstel (14) door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor (9) wordt geleverd.
2. 2. Borstelinrichting volgens conclusie 1, waarbij het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel kleiner is dan 60 Nm, bij voorkeur kleiner dan 50 Nm, in het bijzonder kleiner dan 45 Nm, zoals kleiner dan 40 Nm.
3. 3. Borstelinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de aandrijfmotor (9) is verbonden met een regelsysteem (20), dat is uitgevoerd voor het waarnemen van ten minste een bedrijfsparameter van de aandrijfmotor (9), en waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd voor het regelen van de hoeveelheid energie die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor (9) op basis van de waargenomen bedrijfsparameter.
4. 4. Borstelinrichting volgens conclusie 3, waarbij de aandrijfmotor (9) een variabele rotatiesnelheid heeft, en waarbij ten minste een waargenomen bedrijfsparameter van de aandrijfmotor (9) overeenkomt met een rotatiesnelheid van de aandrijfmotor (9) tijdens bedrijf, en waarbij een waarde die overeenkomt met een gewenste rotatiesnelheid van de aandrijfmotor (9) tijdens bedrijf is ingevoerd in het regelsysteem (20), en waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd voor het vergelijken van die waargenomen bedrijfsparameter die overeenkomt met een rotatiesnelheid met die waarde en het regelen van de hoeveelheid energie die tijdens bedrijf wordt toegevoerd aan de aandrijfmotor (9) op basis van die vergelijking.
5. 5. Borstelinrichting volgens conclusie 3 of 4, waarbij ten minste een waargenomen bedrijfsparameter van de aandrijfmotor (9) overeenkomt met het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel, en waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd voor het uitschakelen van de aandrijfmotor (9) en/of het omkeren van de door de aandrijfmotor (9) bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel (14) als die waargenomen bedrijfsparameter die overeenkomt met het geleverde aandrijfkoppel een vooraf bepaalde drempelwaarde overschrijdt en/of nadat die vooraf bepaalde drempelwaarde gedurende een vooraf bepaalde periode, in het bijzonder 1-5 seconden, bij voorkeur 1-3 seconden, zoals 2 seconden, continu wordt overschreden.
6. 6. Borstelinrichting volgens conclusie 5, waarbij die drempelwaarde zodanig is ingesteld dat de aandrijfmotor (9) wordt uitgeschakeld en/of de door de aandrijfmotor (9) bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel (14) wordt omgekeerd als het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel zodanig toeneemt dat de borstel (14) niet meer door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor (9) wordt geleverd.
7. 7. Borstelinrichting volgens conclusie 5 of 6, waarbij die drempelwaarde zodanig is ingesteld dat de aandrijfmotor (9) wordt uitgeschakeld en/of de door de aandrijfmotor (9) bepaalde aangedreven rotatierichting van de borstel (14) wordt omgekeerd als het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel groter wordt, of gedurende een vooraf bepaalde periode, in het bijzonder 1-3 seconden, zoals 2 seconden, groter is, dan 60 Nm, bij voorkeur 50 Nm, in het bijzonder 45 Nm, zoals 40 Nm.
8. 8. Borstelinrichting volgens een of meer van de conclusies 3-7, waarbij het regelsysteem (20) is voorzien van een sensor (21) voor het waarnemen of een dier aangrijpt op de borstel (14), en waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd voor het aanschakelen van de aandrijfmotor (9) zodra door die sensor (21) is waargenomen dat een dier aangrijpt op de borstel (14).
9. 9. Borstelinrichting volgens een of meer van de conclusies 4-7, waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd om, als de aandrijfmotor (9) wordt aangeschakeld, de aandrijfmotor (9) vanuit stilstand tot de gewenste rotatiesnelheid van de aandrijfmotor (9) tijdens bedrijf te versnellen gedurende een vooraf bepaalde versnellingsperiode, die 1-5 seconden, bijvoorbeeld ongeveer 3 seconden, bedraagt.
10. 10. Borstelinrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de borstel (14) een aangedreven borstelas (12) omvat, en waarbij de aandrijfmotor (9) een uitgaande aandrijfas (10) omvat, en waarbij de aandrijfas (10) van de aandrijfmotor (9) en de borstelas (12) van de borstel (14) onderling zijn verbonden door middel van een overbrengingsinrichting (11) die zodanig is uitgevoerd dat rotatie van de aandrijfas (10) kan worden overgebracht op de borstelas (12) van de borstel (14) en omgekeerd.
11. 11. Borstelinrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de borstel (14) roteerbaar is om een in hoofdzaak horizontale borstelhartlijn (13).
12. 12. Borstelinrichting volgens conclusie 11, waarbij de borstel (14) is opgehangen aan een zwenkarm (6), die zwenkbaar is om een zwenkhartlijn (8) die in hoofdzaak evenwijdig aan de borstelhartlijn (13) verloopt, en waarbij de zwenkarm (6) een ruststand heeft, waarin de zwenkarm (6) zich in hoofdzaak verticaal uitstrekt, en waarbij de zwenkarm (6) vanuit de ruststand verplaatsbaar is door het optillen van de borstel (14).
13. 13. Borstelinrichting volgens conclusie 12, waarbij de aandrijfmotor (9) is uitgevoerd voor het roterend aandrijven van de borstel (14) in beide rotatierichtingen, en waarbij het regelsysteem (20) is voorzien van ten minste een sensor (21) voor het waarnemen van de zwenkrichting van de zwenkarm (6) vanuit de ruststand bij het optillen van de borstel (14), en waarbij het regelsysteem (20) is uitgevoerd voor het regelen van de aandrijfmotor (9) om de borstel (14) roterend aan te drijven in de rotatierichting tegengesteld aan de waargenomen zwenkrichting van de zwenkarm (6).
14. 14. Stal, in het bijzonder voor het houden van koeien, omvattende ten minste een borstelinrichting (1) volgens een of meer van de voorgaande conclusies.
15. 15. Werkwijze voor het borstelen van een dier, in het bijzonder de rug, kop en/of staart van het dier, zoals een koe, omvattende het roterend aandrijven van een roteerbare borstel (14) in ten minste een rotatierichting door middel van een aandrijfkoppel dat wordt geleverd door een elektrische aandrijfmotor (9), met het kenmerk, dat het door de aandrijfmotor (9) geleverde aandrijfkoppel zodanig is ingesteld dat de borstel (14) door middel van spierkracht van het dier en/of een persoon kan worden teruggedraaid tegengesteld aan de aangedreven rotatierichting terwijl dat aandrijfkoppel door de aandrijfmotor (9) wordt geleverd.