RU2715859C1

RU2715859C1 - Milking unit manipulator with controlled mode of milking by quarter of udder of cow

Info

Publication number: RU2715859C1
Application number: RU2019107891A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Павкин; Владимир Вячеславович Кирсанов; Алексей Семёнович Дорохов; Яков Петрович Лобачевский; Семен Сергеевич Рузин; Юрий Алексеевич Цой; Денис Викторович Шилин; Виктор Евгеньевич Любимов; Андрей Владимирович Чирков
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-03-03

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, in particular to devices for milking cows. Manipulator of milking unit comprises electromagnetic pulsator (10), made in form of four independent pneumatic distributors (11), unit of solenoid valves (12), power supply unit (14), milk flow meter-counters (15), temperature sensors (16) and milk conductivity (17) connected to control unit (18), vacuum line (13) and milk line (19). Holder (1) of teat cups (2) is installed on support lever (3). Support lever is made in form of parallelogram mechanism (4) and can turn in vertical plane by means of linear drive (5) due to hinged connection with intermediate lever (6). Intermediate lever is pivotally connected with manipulator withdrawal handle (7). Second linear drive (8) is pivotally connected by one end to fixed post (9), and by the second one - to the intermediate lever. Individual holders of teat cups are made in the form of independently turning elongated rings.

EFFECT: higher reliability, physiological value and ergonomics of milking machine operation.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к устройствам для механизации и автоматизации процесса доения коров.The invention relates to agriculture, in particular, to devices for mechanization and automation of the process of milking cows.

Известно приспособление для автоматической дойки молочного скота, содержащее доильный станок, датчик изображения и доильный робот для автоматического присоединения доильных стаканов к соскам животных на основе информации, полученной от датчика изображения (патент РФ № 2473211 C2, МПК A01J 5/017, опубл. 27.01.2013, бюлл. № 3).A device for automatic milking of dairy cattle is known, comprising a milking machine, an image sensor and a milking robot for automatically attaching milking cups to the nipples of animals based on information received from the image sensor (RF patent No. 2473211 C2, IPC A01J 5/017, publ. 27.01. 2013, Bulletin No. 3).

Недостатками известного приспособления являются высокая стоимость, конструктивная сложность, большая материалоемкость, отсутствие возможности полуавтоматического подвода доильных стаканов оператором в случае отказа системы управления и невозможность использования в существующих конструкциях доильных залов.The disadvantages of the known devices are the high cost, structural complexity, high material consumption, the inability to semi-automatically supply the milking cups by the operator in the event of a control system failure and the inability to use milking parlors in existing designs.

Известен автоматический рычажный механизм, в котором рычаг и держатель доильных стаканов имеют возможность независимого поворота друг от друга в горизонтальной плоскости и совместного перемещения посредством общего привода в вертикальной плоскости (патент РФ № 2650392 C9, МПК A01K 1/12, опубл. 30.05.2018 бюлл. № 16). Вся конструкция размещается в специальной перегородке, расположенной между соседними животными (например, на доильной установке типа «Карусель»). При этом рычажный механизм может выдвигаться из перегородки для подключения доильных стаканов к соскам животных и убираться в нее при выпуске коров с доильной площадки.An automatic lever mechanism is known in which the lever and the holder of the teatcups have the possibility of independent rotation from each other in the horizontal plane and joint movement by means of a common drive in the vertical plane (RF patent No. 2650392 C9, IPC A01K 1/12, published on 05/30/2018 bull . No. 16). The whole structure is placed in a special partition located between adjacent animals (for example, on a carousel-type milking unit). In this case, the linkage mechanism can be extended from the partition to connect the teatcups to the nipples of the animals and be removed when the cows are released from the milking platform.

Недостатками данной системы является значительная стоимость автоматической доильной установки из-за необходимости оборудования перегородкой, с расположенной в ней автоматической рукой-манипулятором, каждого доильного места, конструктивная сложность и затрудненность вмешательства в процесс обслуживания животных оператора или механика для проведения несложных ремонтов или перезапуска системы автоматики в процессе дойки по причине труднодоступности рычажного механизма и системы приводов, расположенных между животными.The disadvantages of this system are the significant cost of an automatic milking installation due to the need for a partition, with an automatic manipulator arm located in it, of each milking place, the structural complexity and difficulty of interfering with the operator or mechanic in the process of servicing animals to carry out simple repairs or restart the automation system in milking process due to the inaccessibility of the linkage and the drive system located between animals.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является манипулятор доильной установки, содержащий держатель доильных стаканов, снабженных сильфонными механизмами додаивания и ловушкой, установленными на штоке, управляемом первым пневмоцилиндром, который в свою очередь соединен с поворотным рычагом, управляемым вторым пневмоцилиндром вывода манипулятора, блок управления, состоящий из четырех датчиков, каждый из которых своими входами соединены через коллекторы с доильными стаканами, а выходами с молочным шлангом через управляемый пневмозажим с общим молокопроводом (А.С. СССР № 1750511 A1, М.Кл.A01J7/00, опубл. 30.07.1992, бюлл. № 28).Closest to the technical nature of the present invention is the manipulator of the milking unit, containing the holder of the milking cups equipped with bellows mechanisms for milking and a trap mounted on a rod controlled by the first pneumatic cylinder, which in turn is connected to a rotary lever controlled by the second pneumatic cylinder of the output of the manipulator, the control unit consisting of four sensors, each of which with its inputs is connected through the collectors with milking cups, and the outputs with milk went NGOM through a controlled pneumatic clamp with a common milk line (AS USSR No. 1750511 A1, M. Cl. A01J7 / 00, publ. 30.07.1992, bull. No. 28).

К недостаткам прототипа относятся конструктивная сложность, невозможность индивидуального отключения выдоенной доли вымени от вакуума с целью исключения холостого доения, невозможность учета количества надаиваемого с каждой четверти молока, отсутствие регулирования режимов работы доильного аппарата по каждой доли (частота пульсации, соотношение тактов) в зависимости от скорости молокоотдачи, отсутствие контроля температуры и электропроводности молока для диагностики состояния вымени животного с последующей цифровой обработкой и передачей данных в компьютерную сеть.The disadvantages of the prototype include structural complexity, the impossibility of individually disconnecting the udder’s share of the udder from the vacuum in order to exclude idle milking, the inability to take into account the amount of milk to be milked from each quarter, the lack of regulation of the milking machine operating modes for each share (pulsation frequency, ratio of ticks) depending on speed milk yield, lack of temperature and electrical conductivity control of milk for diagnosing the state of the udder of the animal with subsequent digital processing data transfer to a computer network.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности машинного доения с учетом неравномерности развития и выдаивания отдельных четвертей вымени животных, облегчение труда оператора, исключение холостого доения и отрицательного воздействия высокого вакуума на соски и четверти вымени, контроль их состояния и качества молока, снижение заболеваемости коров маститом, исключение попадания загрязнений в молоко в результате случайного спадания (сбивания коровой) доильных стаканов на пол, повышение полноты выдаивания животных и их продуктивного долголетия. The objective of the invention is to increase the efficiency of machine milking, taking into account the uneven development and issuing of individual quarters of the udder of animals, facilitating the work of the operator, eliminating idle milking and the negative effects of high vacuum on the teats and quarters of the udder, monitoring their condition and quality of milk, reducing the incidence of mastitis in cows, eliminating contaminants getting into milk as a result of accidental falling (knocking down of a cow) of teatcups on the floor, increasing the completeness of the animal x and productive longevity.

В результате использования предлагаемого изобретения повышаются надежность, физиологичность и эргономичность работы доильного аппарата за счет автоматизированного подвода доильных стаканов к соскам вымени коровы, располагающихся на различной высоте у разных животных, индивидуальное автоматическое управление процессом доения по каждой четверти вымени электромагнитным пульсатором с регулируемыми параметрами на основе точного непрерывного измерения датчиками-счетчиками потока количества и качества молока, надаиваемого от каждой четверти вымени животного, контроль температуры и электропроводности молока, отключение от вакуума после выдаивания соответствующей четверти каждого доильного стакана с последующей их фиксацией в индивидуальных держателях, установленных на управляемом по высоте рычаге манипулятора, который по окончании выдаивания последней четверти отводится из зоны расположения вымени животного для свободного выхода животного с доильной установки.As a result of the use of the present invention, the reliability, physiology and ergonomics of the milking machine are increased due to the automated supply of milking cups to the teats of the udder of a cow located at different heights in different animals, individual automatic control of the milking process for each quarter of the udder by an electromagnetic pulsator with adjustable parameters based on the exact continuous measurement by sensors-counters of the flow of quantity and quality of milk infused from each quarters of the udder of the animal, monitoring the temperature and electrical conductivity of the milk, disconnecting from the vacuum after issuing the corresponding quarter of each milking cup with their subsequent fixation in individual holders installed on the height-controlled arm of the manipulator, which, after the last quarter is extruded, is removed from the area of the udder of the animal for free exit of the animal from the milking unit.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом манипуляторе доильной установки с управляемым режимом доения по четвертям вымени коровы, содержащем держатель доильных стаканов, установленный на рычаге поддержки, который имеет возможность поворота в вертикальной плоскости посредством линейного привода за счет шарнирного соединения с промежуточным рычагом, который в свою очередь шарнирно соединен с рычагом отведения манипулятора с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости посредством второго линейного привода, шарнирно соединенного одним концом с неподвижной стойкой, а вторым - с промежуточным рычагом; электромагнитный пульсатор, блок электромагнитных клапанов, блок питания, датчики-счетчики потока молока, датчики температуры и электропроводности молока, подключенные к блоку управления, вакуумпроводу и молокопроводу, согласно изобретению, рычаг поддержки имеет возможность поворота в вертикальной плоскости посредством управляемого линейного привода и выполнен в виде параллелограммного механизма, сохраняющего горизонтальное положение блока индивидуальных держателей доильных стаканов, шарнирно прикрепленного к одной из вертикальных сторон параллелограммного механизма, причем индивидуальные держатели доильных стаканов выполнены в виде независимо поворачивающихся на определенный угол продолговатых колец, в которых могут свободно перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях доильные стаканы, фиксируясь в них при отключении вакуума по окончании доения соответствующей доли вымени, при этом электромагнитный пульсатор выполнен в виде четырех независимых пневмораспределителей, обеспечивающий индивидуальный управляемый режим доения в каждом доильном стакане.The above technical result is achieved in that in the proposed manipulator of the milking unit with a controlled milking mode in quarters of the udder of the cow, containing the holder of the milking cups mounted on the support arm, which can be rotated in a vertical plane by a linear actuator due to the articulation with an intermediate lever, which in turn, pivotally connected to the arm retraction lever with the possibility of its rotation in the horizontal plane by means of a second line ynogo actuator pivotally connected at one end to the fixed rack, and the second - the intermediate lever; electromagnetic pulsator, solenoid valve block, power supply, milk flow meter, milk temperature and electrical conductivity sensors connected to the control unit, vacuum pipe and milk pipe, according to the invention, the support lever can be rotated in a vertical plane by means of a controlled linear actuator and is made in the form a parallelogram mechanism that preserves the horizontal position of the block of individual milking cup holders pivotally attached to one of the vertical the sides of the parallelogram mechanism, and the individual holders of the teatcups are made in the form of elongated rings independently rotating at a certain angle, in which the teatcups can freely move in the vertical and horizontal planes, being fixed in them when the vacuum is turned off at the end of milking the corresponding fraction of the udder, while the electromagnetic the pulsator is made in the form of four independent pneumatic distributors, providing an individual controlled milking mode in each milking Mr. glass.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 представлена общая схема манипулятора доильной установки с управляемым режимом доения по четвертям вымени коровы, на фиг. 2 представлен вид сверху манипулятора с блоком держателей доильных стаканов.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where in FIG. 1 shows a general diagram of a manipulator of a milking machine with a controlled milking mode in quarters of the udder of a cow, FIG. 2 shows a top view of a manipulator with a block of holders of milking cups.

Манипулятор доильной установки с управляемым режимом доения по четвертям вымени коровы содержит блок индивидуальных держателей 1 доильных стаканов 2, установленный на рычаге поддержки 3, выполненном в виде параллелограммного механизма 4, имеющего возможность поворота в вертикальной плоскости посредством линейного привода 5 за счет шарнирного соединения с промежуточным рычагом 6, который, в свою очередь, шарнирно соединен с рычагом отведения 7 с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости посредством второго линейного привода 8, шарнирно соединенного одним концом с неподвижной стойкой 9, а вторым - с промежуточным рычагом 6; электромагнитный пульсатор 10 с четырьмя независимыми пневмораспределителями 11 и блок электромагнитных клапанов 12, подключенные своими входами к вакуумпроводу 13 и блоку питания 14, а выходами, соответственно к доильным стаканам 2 и датчикам-счетчикам потока молока 15 (патент РФ № 153672 «Счетчик молока», опубл. 27.07.2015 в бюлл. №21), которые снабжены датчиками температуры 16 и электропроводности молока 17 и подключены к блоку управления 18 и молокопроводу 19.The manipulator of the milking unit with the controlled milking mode on the quarters of the cow udder contains a block of individual holders 1 of the milking cups 2 mounted on the support lever 3, made in the form of a parallelogram mechanism 4, which can be rotated in the vertical plane by a linear actuator 5 due to the articulation with an intermediate lever 6, which, in turn, is pivotally connected to the lead lever 7 with the possibility of rotation in the horizontal plane by means of a second linear actuator 8 pivotally connected at one end to a fixed strut 9, and the second to an intermediate arm 6; an electromagnetic pulsator 10 with four independent pneumatic distributors 11 and a block of solenoid valves 12, connected by their inputs to the vacuum pipe 13 and the power supply 14, and the outputs, respectively, to the milking cups 2 and milk flow meter sensors 15 (RF patent No. 153672 "Milk counter", published on July 27, 2015, in Bulletin No. 21), which are equipped with temperature sensors 16 and electrical conductivity of milk 17 and are connected to the control unit 18 and the milk pipe 19.

Манипулятор доильной установки с управляемым режимом доения по четвертям вымени коровы работает следующим образом.The manipulator of the milking machine with a controlled milking mode on the quarters of the cow's udder works as follows.

Блок индивидуальных держателей 1 доильных стаканов 2, установленный на рычаге поддержки 3, выполненном в виде параллелограммного механизма 4, при включении оператором линейного привода 5 подводится под вымя животного. Наличие параллелограммного механизма 4 позволяет блоку индивидуальных держателей 1 всегда сохранять горизонтальное положение доильных стаканов 2 для их удобного подключения к соскам вымени коровы и последующего по окончании доения отключения. Оператор останавливает линейный привод 5 соответствующей кнопкой на блоке управления 18, а другой кнопкой включает в работу через блок электромагнитных клапанов 12 датчики-счетчики потока молока 15, которые подают вакумметрическое давление к доильным стаканам 2 от молокопровода 19. Доильные стаканы 2 по очереди подключаются к соскам вымени животного и начинается процесс доения. Одновременно от электромагнитного пульсатора 10, имеющего четыре независимых пневмораспределителя 11, переменный вакуум с регулируемой частотой пульсации и соотношением тактов в зависимости от скорости молокоотдачи в соответствующей четверти вымени коровы индивидуально подводится в каждый доильный стакан. По окончании доении соответствующей четверти вымени один из четырех датчиков - счетчиков потока молока 15, посредством блока электромагнитных клапанов 12, получающих сигналы от блока управления 18, отключает от вакуума соответствующий доильный стакан 2. При этом отключенный доильных стакан опускается с соска вымени и фиксируется в соответствующем индивидуальном держателе, не влияя на процесс доения других четвертей вымени коровы. Одновременно один их четырех пневмораспределителей 11 электромагнитного пульсатора 10 также отключает переменный вакуум от соответствующего доильного стакана 2. Так происходит до тех пор, пока последняя четверть вымени не будет выдоена. После чего поступает команда на выведения рычагов манипулятора из-под вымени животного. Вначале срабатывает рычаг отведения 7, которым управляет второй линейный привод 8, а затем поднимается рычаг поддержки 3 с блоком держателей доильных стаканов 2, освобождая выход коровы из доильного станка. The block of individual holders 1 of the milking cups 2 mounted on the support lever 3, made in the form of a parallelogram mechanism 4, when the operator starts the linear drive 5 is brought under the udder of the animal. The presence of a parallelogram mechanism 4 allows the block of individual holders 1 to always maintain the horizontal position of the milking cups 2 for their convenient connection to the nipples of the cow's udder and subsequent shutdown at the end of milking. The operator stops the linear actuator 5 with the corresponding button on the control unit 18, and switches the milk flow sensors 15 through the block of electromagnetic valves 12, which supply vacuum pressure to the milking cups 2 from the milk line 19. The milking cups 2 are connected in turn to the nipples the udder of the animal and the milking process begins. At the same time, from an electromagnetic pulsator 10, which has four independent pneumatic distributors 11, an alternating vacuum with an adjustable pulsation frequency and a ratio of ticks depending on the milk flow rate in the corresponding quarter of the udder of the cow is individually supplied to each milking cup. At the end of milking the corresponding quarter of the udder, one of the four sensors - milk flow meters 15, by means of the solenoid valve block 12, receiving signals from the control unit 18, disconnects the corresponding milking cup 2 from the vacuum. In this case, the disconnected milking cup is lowered from the nipple of the udder and fixed in the corresponding individual holder, without affecting the milking process of the other quarters of the udder of the cow. At the same time, one of the four pneumatic distributors 11 of the electromagnetic pulsator 10 also disconnects the alternating vacuum from the corresponding milking cup 2. This happens until the last quarter of the udder is milked out. After that, a command is received to remove the arms of the manipulator from under the udder of the animal. First, the lead lever 7 is activated, which is controlled by the second linear actuator 8, and then the support lever 3 with the block of holders of the milking cups 2 rises, freeing the cow exit from the milking machine.

Claims

The manipulator of the milking unit with the controlled milking mode on the quarters of the cow’s udder, containing the holder of the milking cups mounted on the support lever, which can be rotated in the vertical plane by means of a linear drive due to the articulation with an intermediate lever, which, in turn, is pivotally connected to the lever the manipulator leads with the possibility of its rotation in the horizontal plane by means of a second linear actuator pivotally connected at one end to a fixed rack, and the second - with an intermediate lever, an electromagnetic pulsator, a block of electromagnetic valves, a power supply, milk flow sensors, milk temperature and conductivity sensors connected to the control unit, a vacuum pipe and a milk pipe, characterized in that the support lever can be rotated in a vertical plane by means of a controlled linear drive and is made in the form of a parallelogram mechanism that preserves the horizontal position of the block of individual holders of milking cups, articulated attached to one of the vertical sides of the parallelogram mechanism, wherein the individual holders of the teatcups are made in the form of independently rotated elongated rings in which the teatcups can freely move in the vertical and horizontal planes, being fixed in them when the vacuum is turned off at the end of milking the corresponding fraction of the udder, while The electromagnetic pulsator is made in the form of four independent pneumatic distributors providing an individual controlled milking mode in channels on each of the teat cups.