SE513021C2 - En metod och anordning för att förbättra mjölkning - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 021 2 Denna utspillning av mjölk är icke önskvärd av två orsaker. För det första betyder utspillningen en förlust mjölk. Det kan uppskattas att, för en som exempel vald ko, en mängd på 1 cl per íspene kan förloras. Med 200 kor som mjölkas tre gånger per dag, kommer förlusten att uppgå till på cirka 24 liter per dag, vilket inte skall negligeras från en ekonomisk synpunkt. Ännu värre är den hygieniska faran. Det skulle kunna anses av en lekman att ett djurstall inte skulle vara såå hygieniskt, med alla de olika mikroorganismema som växer på gödsel. Emellertid är mjölk mycket mer mottaglig för att bli infekterad, och är en perfekt grogrund för en annan grupp av mikroorganismer, som är extremt motbjudande i ett stall, eftersom de växer bra i mjölk och, om de är närvarande i någon men inte försumbar mängd, inte kan undvikas från att nå djurjuver.

SAMMANFATTNING UPPFINNINGEN Uppfmningsproblemet löíses av en metod för automatisk mjölkning, där ett mjölk- djur stängs in och spenkojapar anbringas på spenar hos djuret under ledning av detekteringsmedel för attšhitta spenar och styra fastsättningen av spenkoppar därpå, där enligt uppfinningen dšetekteringsmedlen anordnas att signalera en separation mellan en spenkopp och en spene och signaleringen startar en sugverkan i en separerad spenkopp den kan spilla ut mjölk innehållen däri.

Detta kommer att garantera att ingen väsentlig utspillning av mjölk kommer att in- träffa. Vidare kommer ett djurs mjölk att uppsamlas bättre, särskilt separerad från mjölk från andra djur, om detta är nödvändigt av någon anledning.

I en föredragen utföringsforrn används samma detekteringsmedel för att hitta spenar och för att signalera sperikoppsseparation. Detta leder till betydande utrustningsbe- sparingar. 10 15 20 25 30 513 021 3 Detekteringsmedlen kan innefatta en TV-kamera. Denna är speciellt tördelaktig för båda ändamålen.

I fördelaktiga utföringsfonner anordnas detekteringsmedlen för att avkänna nedfall- andet av en spenkopp till en nivå bevakad av detekteringsmedlen. Därmed kan de olika tidema mellan avslutande av mjölkningen och spenkoppamas nedfall kom- penseras, och ett tillförlitligt förhindrande av mjölkutspillning uppnås.

I alternativa utföringsformer av uppfinningen kan detekteringsmedlen för signale- ring av en separation innefatta en accelerationsmätare fixerad på varje spenkopp. Då spenkoppen sedan faller kommer accelerationssensom att avkänna en acceleration/- gravitation nära noll, vilken identifieras som en nedfallssignal. Denna lösning har fördelen av stor enkelhet och pålitlighet och är hygienisk eftersom den är en innesluten enhet.

I en annan altemativ utföringsforrn används en trycksensor. Således, vari en mjölk- ledning ansluts till spenkoppen och förses med ett nålstickshål nära spenkoppen och en avstängningsventil för att avsluta mjölkning och att frigöra spenkoppen, kan signaleringsmedlet för signalering av nedfallet av en spenkopp innefatta en trycksensor för att känna av en plötslig tryckökning vid frigöringsögonblicket. Det är fördelaktigt om denna trycksensor anordnas nära spenkoppen för att underlätta rengöring tillsammans med spenkoppen mellan nyttjanden på olika djur. Fördelen med denna lösning är att den är mycket enkel.

Trycksensorn kan fördelaktigt kopplas till en ingång hos en differentieringskrets för att känna av en snabb tryckändring och för att avge en väldistingerad nedfallssignal för att återaktivera avstängningsventilen till ett öppet tillstånd. Ett mycket säkert fungerande kommer alltså att uppnås på ett jämförelsevis enkelt och okomplicerat sätt. 10 20 25 513 021 z 4 Enligt en annan aspekt avšuppfinningen, är den inforlivad i en anordning för auto- matisk mjölkning, innefattande ett mjölkningsbås, mjölkningsmaskinsmedel inne- fattande åtminstone en spenkopp, medel for anbringande av spenkoppen på en spene hos ett djur i djurbåset, detekteringsmedel for att leda spenkoppen till ett fast- sättningsläge relativt spenšen, och som enligt uppfinningen innefattar medel for att avge en fallsignal vid ett riedfall av spenkoppen, samt medel for att ge ett vakuum till spenkoppen beroende ipå avkänningen. Denna leverans av ett vakuum till den fri- gjorda spenkoppen kommer att suga tillbaka all kvarvarande mjölk och kommer att förhindra rnjölkutspillning även om spenkoppen vänds uppochner. l en utforingsforrn av uppfinningen föredras att medlet for att avge en fallsignal är ett sensormedel for att avkänna då en nämnd spenkopp vid fall når en nivå som är under en nivå for spenkoppen vid aktiv mjölkning. Denna nivå skall vara lägre än den lägsta nivån som spenkoppen når under mjölkning. Det är sedan möjligt att få en signal fore spenkoppeli får for hög fallhastighet och vänds, så att all kvarvarande mjölk fångas i till i stallet: fisr an falla till marken.

Det är sedan föredraget att medlet for att avge fallsignalen innefattar detekterings- medlen for att leda spenkíoppen till ett fastsättningsläge. Således torde inga ytterli- gare avkänningsmedel behövas än de som behövs for andra ändamål. Det är sedan fördelaktigt att detekteririgsmedlet innefattar en TV-kamera.

I en annan fordelaktig utforingsform, där spenkoppen är forsedd med en mjölkled- ning ansluten med en ände till spenkoppen och med en annan ände till en vakuumkälla via en avstäšngningsventil, varvid ledningen är försedd med ett nålstickshål for att skapaïen luftström genom mjolkledningen och där en stängning av avstängningsventilen brdnas for få spenkoppen att falla av från en spene, varjämte uppfinningen fårdelaktigt ger att medlet for att tillhandahålla ett nämnt vakuum efter ett spenkoppsnedfall innefattar medel for att öppna 10 15 20 25 30 513 021 s avstängningsventilen beroende på fallsignalen, vilken genereras av en trycksensor som avkänner ökningen av tryck på grund av nedfallet av spenkoppen från spenen.

I en föredragen utföringsform hålls spenkoppama, så länge som de är innanför djur- båset, i ett väsentligen vertikalt läge. Också i detta fall är det värdefiallt att suga ut all mjölk från spenkopparna innan de rengörs i förberedelse för mjölkning av ett annat djur. Detta är sant oavsett om spenkopparna rengörs i ett uppochnervänt läge eller inte.

I en annan föredragen utföringsform avges separationssignalen inom 0,01-0,1 sekunder från nedsänkning till en detekteringsnivå, för att möjliggöra för sugningen att utföras med spenkoppen väsentligen i ett vertikalt läge med sin spenöppning vänd uppåt. Speciellt då spenkoppama, då de är aktiva, är fästa endast genom slangar till resten av maskinen, betyder detta att väsentligen ingen mjölk kommer att spillas även om spenkopparna vid mjölkningsslutet kommer att vända sina öppningar nedåt. I det senare fallet är det också föredraget att låta en sugnin g äga rum under en väsentlig del av bortföringscykeln, vilken sugning förhindrar en film av mjölk inuti spenkoppen och mjölkslangen från att rinna, genom kornpensering av tyngdkraften. Sugningen avlägsnas endast för en tid som är tillräcklig för en spenkopp att falla av. Först efter att ha nått fram till ett adekvat rengöringscenter torde sugningen sluta.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen löses uppfinningsproblemet av en anordning för automatisk mjölkning som nämnts i inledningen och innefattar detekteringsme- del för signalering av att spenkoppen lossnat från en spene och sugmedel för att utföra en sugverkan i en spenkopp som lossnat, beroende på en lossningssignal.

Detekteringsmedlet kan innefatta en ultraljudsdetektor, ljusutstrålande element och ljusdetekteringsmedel (åtminstone en s.k. ljusgaffel) eller en TV-kamera. 10 15 20 25 30 513 021 6 I en föredragen utföringsforrn fastsätts spenkoppama med hjälp av en robotarm, varvid 'FV-kameran kan vara monterad på robotarmen. Den kan sedan lämpligtvis bli omdirigerad under ett ímjölkningsförfarande i syfte att detektera nedfallet av en eller flera spenkoppar.

Särskilt, om robotarmen försedd med en TV-kamera som används för lokalisering och fastsättning av spenkoppama före mjölkning, är det föredraget att ha kameran riktad mot djurets bakdel; varvid robotarrnen sedan under mjölkningsförfarandet håller bort slangar från djurets bakben och är riktad för att iaktta ett synfält innefat- tande lägen hos spenkoppar som lossnar.

Det är föredraget att detekteringen och reaktionen är tillräckligt snabba för att garan- tera att sugverkan startar mycket snart efter nedfall, för att garantera en minimal utspillning. Således är det föredraget att detekteringen görs inom 0,01-0,1 sekunder. Å andra sidan är det föredraget att sugningen inte borde börja tidigare än vid ögon- blicket då spenkoppen slutligen har lämnat spenen, och således undvika varje obehaglig sugningskänsla på spenen i frigörelseögonblicket. Alltså måste det kommas ihåg att under normalt förfarande rör sig spenkoppama upp och ner i en regelbunden sekvens och det är nödvändigt att särskilja en sådan rörelse.

I en föredragen utföringsíforrn fortsätts sugverkan tills respektive spenkopp förs från djuret och till en spenkoppsrengöringsstation.

RITNTNGSSAMMANFATTNTNG Fig. 1 visar ett djur som :går in i ett mjölkningsbås för att bli mjölkat automatiskt.

Fi g. 2 visar en spenkoppïfastsatt på en djurspene.

Fig. 3 visar schematiskt en spenkopp under frigörelse från ett djurs spene.

Pig. 4 visar schematiskt en detektor monterad på en robotarm. 10 15 20 25 30 513 021 7 DETALJERAD BESKRI V N I N G Uppfinningen skall nu beskrivas med hjälp av ett icke-begränsande exempel och med hjälp av ritningama.

I fig. 1 visas principen för frivillig och automatisk mjölkning, där ett bås 1 närmas av en ko 2, som öppnar en grind 3. Kon går frivilligt in för att bli mjölkad. Efter mjölkning kommer kon att gå ut genom grind 4. I detta fall finns utrustning 100 innefattande en robotarm, som kan montera en grupp 5 av spenkoppar på kon.

I fig. 2 visas en spenkopp 10 monterad på en ko. Spenkoppsfastsättningen styrs av en slanganordning 11, som innefattar slang för att leda mjölk och pulseringsslang, som inte är visad i denna figur.

Fig. 3 visar spenkoppen 10 mer i detalj, tillsammans med spenen 12, från vilken den precis har separerat efter mjölkning. Som schematiskt visat, innefattar spenkoppen ett yttre stelt hölje och ett inre foder 15, som är elastiskt och kan vara av gummi.

Utrymmet mellan fodret och det stela höljet korresponderar via en slang 16 med en pulseringsanordning, så att trycket i utrymmet varierar periodískt för att krama och frigöra spenen vid mjölkning. Bottnen på fodret 15 är försedd med en utloppsslang 17 som leder till ytterligare utrustning 200 vilken inte behöver beskrivas mer för att förstå föreliggande uppfinning, än att den innefattar vakuummedel och mjölkuppsamlingsmedel. Utloppsslangen 17 är försedd med en nålstickshålsöppning 18 nära spenkoppsbottnen och med en avstängningsventil 19 vid den andra änden.

Mjölkningssekvensen startar genom fastsättning av en spenkopp, som skall fixera sig själv genom vakuum skapat via slangen 17, vilket skapar ett vakuum med ett tryck på approximativt ett halvt atmosfarstryck. Ventilen 19 är öppen och en luftström genom nålstickshålet 18 (normalt med en diameter på cirka 0,6 mm) skall ill..||~...i _ ..._ _..i.....i.i.. _.. a. ._ i 10 20 25 30 513 021 försäkra mjölktransport genom slangen 17. Detta mjölkningsförfarande fortsätts tills det endast kommer lite mjölk. Till exempel kan mjölkningen upphöras då det inte kommer mer än 0,2 kg mjölk per minut och detta låga flöde har fortsatt i 20 sekunder.

Avslutningen av mjölkniflg uppnås genom stängning av ventilen 19, och vakuumet kommer då gradvis att föisvinna genom läckage genom nålstickshålet 18. Spen- koppen 10 kommer sedari att befrias från spenen 12.

Det är vid denna punkt söm uppfinningsproblemet är akut. Det kommer att bli mjölk kvar i slangen 17, och spenkoppen faller av, som ses i fig. 3. I nästa rörelse kommer den att vända sig med siri mynning nedåt, och detta även om den fångas från att falla på golvet genom indragning. I den visade utföringsformen kopplas spenkopparna individuellt till utrustningen 200, men problemet är i stort sett det samma då, som också inte är ovanligt i den tidigare kända tekniken, de ihopparade slangan- ordningama ll för flera spenkoppar förbinds på ett kort avstånd från spenkopparna, till en samlad slanganordíning. Fortfarande kommer spenkopparna normalt att svänga runt för att vrida ilnynningama nedåt.

Enligt uppfinningen hindíras väsentligen förlusten av mjölk genom sugning på nytt så fort som spenkopparnå frigörs, genom att åter öppna ventilen 19 i detta exempel.

Luftströmmen orsakad dårvid kommer sedan att bli väsentligt högre än då storleken på nålstickshålet 18 beståmmer, eftersom spenkoppens hela mynning nu är öppen mot atmosfären. Det kommer således att bli ett väsentligt drag inåt, som känns av varje mjölkdroppe i slanlgen 17 och vid bottnen av det inre fodret 15, så att väsentligen ingen mjölk kommer att droppa ut, eftersom den mesta kvarvarande mjölken kommer att rinrfa bort före det att spenkoppen kommer att vända sig, och det lilla som finns kvar kïommer att hindras från att falla genom en kombination av strömmande luft och ytspänning. 10 15 20 25 30 515 021 9 I syfte att utföra denna âteröppning av ventilen för att återfå vakuumet, är det nöd- vändigt att veta när det skall göras. Ett objekt som startar ett fritt fall från stillaståen- de kommer att falla cirka 30 cm inom 'A sekund, och cirka 120 cm inom V; sekund.

Osäkerheten med tidpunkten för frigörelse av en spenkopp från en spene är av samma storleksordning, beroende på en kombination av spendimensioner och nålstickshålets storlek. Det är därför inte möjligt att använda ett förutbestämt tidsintervall mellan stängning av vakuumkällan och âteröppning av den.

I en föredragen utföringsfonn anordnas därför detekteringsmedel för detektering av genomfall av en spenkopp vid en nivå L (fig. 3) efter frigörelsen från spenen. Denna nivå måste vara tillräckligt avlägsen från nivån inom vilken spenkoppen rör sig i en upp- och nedåtrörelse under mjölkning.

I en speciell utföringsform av uppfinningen, såsom i fig. 4, används en TV-kamera 40, vilken är monterad på en robotarm 6 och är också använd för styrningen av automatisk fastsättning av spenkopparna successivt en i taget med hjälp av ett griporgan 41. Efter fastsättning fors sedan robotarmen framåt mot djurets huvud och under det, och håller ordning på slangama samt är riktad för att se ett synfält under spenkoppama. Bildanalysen som används vid den automatiska fastsättningen av spenkopparna är sedan använd för att avkänna nedfallet av spenkoppar, vilket kan göras mycket exakt, ner till inom en TV-halvram (0,02 sekunder med standard TV- ramfrekvens). Såsom vid fritt fall, fallängden på 5 cm motsvarar cirka 0,1 sekunder, skulle det vara fördelaktigt att återfå 'vakuumet efter ungefär en sådan tid eller tidigare.

I en andra typ av utföringsform görs frigörelsedetekteringen för en spenkopp med hjälp av en accelerationsmätare 20 fastsatt på spenkoppen (fig. 3). En sådan acce- lerationsmätare kommer i ett stillastående tillstånd ge en signal motsvarande 1 g.

Under mjölkning kommer spenkoppen att röra sig upp och ner, och ger på så vis en överlagd variation runt 1 g. Emellertid, vid fritt fall (eller nästan, eftersom slangarna 10 20 25 I 513 021 10 påverkar), kommer si gnalen att vara nära noll, och en sådan signal kan bli fastställd för en förutbestämd tid och sedan fås att åter öppna ventilen l9.

I en tredje typ av utföringsforin används en tryckmätare 21 (tig. 3) för att avkänna en spenkopps fall. Såledeís, då vakuumet till spenkoppen stramas åt av avstängnings- ventilen 19, kommer trycket i slangen 17 att gradvis öka tills det är otillräckligt för att hålla spenkoppen på spenen 12, då den plötsligt kommer att falla av och skapa en nästan ögonblicklig ökning av trycket upp till atmosfäriskt. Denna ökning och/eller detta höga tryck kan bli aïnvänt för signalering av nedfallet och för att återaktivera öppningen av ventilen 19; och således uppnå uppfinningsresultatet. En speciellt för- delaktig form av denna utâföringsfortn är att använda en trycksensor 21 som i stort sett är linjär och införa ell integrerad krets, och således uppnå en väldistingerad nedfallssignal. Även om ålen kan monteras vid vilket ställe som helst mellan eller i spenkoppen och ventilen ;19, är det föredraget att montera den mycket nära spenkop- pen. En första fördel med detta är att tryckökningen inte fördröjs i slangen vilket ger snabbare och tydligare trjífckförändring. En andra fördel är att trycksensom kan ren- göras med spenkoppen niellan djurmjölkningar.

Föreliggande uppfinningíhar blivit exemplifierad för användning på kor som en art av mjölkdjur. Uppfinningen kan användas också för utrustning som används för andra mjölkdjur såsom biifflar, får, getter, hästar, etc. Det är också klart att den exemplifierande beskrivníingen inte kan vara fullständig och att fackmannen ome- delbart kommer att kunnå föreställa sig en stor mängd variationer och modifika- tioner. Därför skall det fdrstås att uppfinningen inte är begränsad till de beskrivna exemplen utan måste betiankas genom att studera av de bifogade patentkraven. 1

Claims (13)

10 20 25 30 513 021 11 Patentkrav

1. En metod for automatisk mjölkning, där ett mjölkdjur (2) stängs in och spen- koppar anbringas på spenar hos djuret under ledning av detekteringsmedel for att hitta spenar och styra fastsättningen av spenkoppar därpå, kännetecknad av att detekteringsmedlen (40, 20; 21) anordnas att signalera en separation mellan en spenkopp (10) och en spene (12), och att signaleringen startar en sugverkan i en separerad spenkopp innan den kan spilla ut mjölk innehållen däri.

2. En metod enligt krav 1, kännetecknad av att samma detekteringsmedel används for att hitta spenar och for att si gnalera spenkoppsseparation.

3. En metod enligt krav 2, kännetecknad av att detekteringsmedlen innefattar en TV-kamera (40).

4. En metod enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att detekte- ringsmedlen anordnas att avkänna nedfallandet av en spenkopp till en nivå (L) bevakad av detekteringsmedlen.

5. En metod enligt krav 1, kännetecknad av att detekteringsmedlen for att signalera en separation innefattar en accelerationsmätare (20) fastsatt på varje spenkopp.

6. En metod enligt krav 1, där en mjölkledning (17) ansluten till spenkoppen ( 10) förses med ett nålstickshål (18) nära spenkoppen och en avstängningsventil (19) for att avsluta mjölkning och frigöra spenkoppen, kännetecknad av att signalerings- medlen for att si gnalera nedfallet av en spenkopp innefattar en trycksensor (21) for att avkänna en plötslig tryckökning vid fri görelseögonblicket.

7. En metod enligt krav 6, kännetecknad av att trycksensom (21) ansluts till en ingång hos en differentieringskrets for att känna av en snabb tryckforändring och for 10 15 20 25 513 021 12 att avge en väl avgränsad :nedfallssigrial för återaktivering av avstängningsventilen (19) till ett öppet läge. I

8. En anordning för automatisk mjölkning, innefattande ett djurbås (1) , mjölk- maskinsmedel innefattande åtminstone en spenkopp (10), medel (6, 41, 100) för att anbringa spenkoppen på spene (12) hos ett djur i djurbåset, och detekteringsme- del (40) för att leda spenlgloppen till ett fastsättningsläge i förhållande till spenen, kännetecknar! av medel f(40; 20; 21) för att avge en fallsignal vid ett nedfall av spenkoppen (10) och medel (19) för att ge ett vakuum till spenkoppen beroende på avkännin gen. 1

9. En anordning enligt kråv 8, kännetecknad av att medlen för att avge en fallsignal är ett sensormedel för att lavkänna då spenkoppens (10) fall har nått fram till en nivå (L) som är nedanför en niivå för spenkoppen vid aktiv mjölkning.

10. En anordning enligt klrav 8 eller 9, kännetecknad av att medlet för att avge fall- signalen innefattar detektleringsmedlet (40) for att leda spenkoppen till ett fastsättningsläge. i

11. En anordning enligt lçïrav 10, kännetecknad av att detekteringsmedlet (40) inne- fattar en TV-kamera.

12. En anordning enligt lçïrav 8, där spenkoppen är försedd med en mjölkledning (17) ansluten med en ändle till spenkoppen och med en annan ände till en vakuum- källa via en avstängningsixfentil (19), varvid ledningen är försedd med ett nålsticks- hål (18) för att skapa en llufiström genom mjölkledningen, och vari en avstängning av avstängningsventilen anordnad för att göra så att spenkoppen faller av från en spene, kännetecknad avë att medlet för att ge ett nämnt vakuum efter nedfall av en spenkopp innefattar medizl för att öppna avstängningsventilen beroende på fallsigna- i lll 515 021 13 len, där fallsignalen uppnås genom en trycksensor (21) anordnad i mjölkledningen (17) nära spenkoppen (10).

13. En anordning enligt krav 12, kännetecknad av att trycksensorn (21) är ansluten till en differentieringskrets för att uppnå en tidsdifferentierande signal, som är karakteristisk for nedfallet av en spenkopp och som används som fallsignal.