(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳牛等の動物の乳頭に搾乳機械の乳頭カップを自動的に連結するための搾乳装置において、搾乳ボックス（１）と該搾乳装置の乳首カップ（２５）を動物の乳首に自動的に連結するためのロボットアーム構造（３）を有する搾乳ロボットとを備え、上記ロボットアーム構造（３）はロボットアーム（１５）を有する横方向旋回可能部（１３）を備え、ロボットアーム（１５）を有する横方向旋回可能部（１３）は搾乳ボックス（１）の上部あるいは近くに配置されたほぼ水平な枢軸（１６）について旋回可能であることを特徴とする自動搾乳装置。
【請求項２】
上記ロボットアーム構造（３）は、支持ユニット（４）を備え、搾乳ボックス（１）に関し横方向に旋回するように、該支持ユニット（４）と横方向旋回可能部（１３）との間に制御シリンダ（２０）を配置したことを特徴とする請求範囲１記載の自動搾乳装置。
【請求項３】
上記ロボットアーム構造（３）の支持ユニット（４）が搾乳ボックス（１）の長手方向に一個以上のレール構造に沿って移動可能であることを特徴とする請求範囲１記載の自動搾乳装置。
【請求項４】
ロボットアーム構造（３）は、ロボットアーム（１５）と共に枢軸（１６）について旋回可能な、ロボットアーム（１５）のためのキャリア（１４）を備えることを特徴とする請求範囲１、２または３記載の自動搾乳装置。
【請求項５】
上記キャリア（１４）がほぼ下方に延びていることを特徴とする請求範囲４記載の自動搾乳装置。
【請求項６】
上記ロボットアーム（１５）が上記キャリア（１４）と、上下移動可能に連結されていることを特徴とする請求範囲４記載の自動搾乳装置。
【請求項７】
上記ロボットアーム（１５）が搾乳ボックスの方向で斜め下方に延びる部分（２３）と水平に延びる部分（２４）とを備えることを特徴とする請求範囲４記載の自動搾乳装置。
【請求項８】
上記ロボットアーム（１５）がロボットアーム構造（３）の先端部材として配置された部分（２４）を備えることを特徴とする請求範囲１から７のいずれかに記載の自動搾乳装置。
【請求項９】
上記端部が乳首カップ（２５）のキャリアとして機能することを特徴とする請求範囲８記載の自動搾乳装置。
【請求項１０】
上記端部が乳首位置が決定可能である検出器（２６）のキャリアとして機能することを特徴とする請求範囲８あるいは９記載の自動搾乳装置。
【請求項１１】
ロボットアーム構造（３）の側方向旋回可能部（１３）が、ロボットアーム（１５）が搾乳ボックス（１）のほぼ完全に外側に配置される範囲で、外側に回転可能であることを特徴とする請求範囲１から１０のいずれかに記載の自動搾乳装置。
【請求項１２】
ロボットアーム（１５）の枢軸（１６）が搾乳ボックス（１）のほぼ上方中間部に配置されていることを特徴とする請求範囲１から１１のいずれかに記載の自動搾乳装置。
【請求項１３】
上記枢軸（１６）が搾乳ボックス（１）の外側に配置されていることを特徴とする請求範囲１から１２いずれかに記載の自動搾乳装置。
【請求項１４】
搾乳ロボットが、乳首カップの自動結合と、動物の自動搾乳と、搾乳後乳首カップの自動取外しを制御するコンピュータを備えることを特徴とする請求範囲１から１３いずれかに記載の自動搾乳装置。
【請求項１５】
各乳首カップ（２５）が、搾乳される動物の対応する乳首に連結可能であることを特徴とする請求範囲１から１４いずれかに記載の自動搾乳装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、乳牛等の動物を自動的に搾乳するための装置において、特に搾乳機械の乳頭カップを乳牛の乳頭に自動的に連結するための搾乳ユニットを備えた装置に関する。
このような装置は既知である。
本発明は、搾乳ユニットの構造を単純化することを目的とする。この目的のため本発明によれば、冒頭に記載した装置は、搾乳機械が動物の上部の近くに延びる１個以上のヒンジを中心に水平方向前方及び後方に移動できるように、搾乳ユニットが装置に対し旋回可能に連結されていることを特徴とする。
本発明はさらに、少なくとも１個の搾乳ボックスと自動搾乳機械とを備えた乳牛等の動物を自動的に搾乳するための装置に関し、該搾乳機械は搾乳動物の乳頭に乳頭カップを自動的に連結し、自動的に搾乳し、かつ自動的に乳頭から乳頭カップを外すための搾乳ロボットを含み、該搾乳ロボットは搾乳ボックスの長手方向に移動可能なロボットアーム構造を含み、該ロボットアーム構造は動物の乳房の下で旋回可能でかつ上下に移動可能なロボットアームを備え、該ロボットアームは乳頭カップのキャリアの役をするようになっている。
既知の装置に関して、こうしてロボットアーム構造の段階の数を１つだけ減らすことができるであろう。搾乳ボックスの長手方向にロボットアーム構造全体を移動させる手段に加えて、ロボットアームを旋回させかつ上下に移動させるための制御シリンダを設ければ充分であろう。搾乳ボックスの横から旋回移動を行うことによって、ロボットアームの位置を調節することができ、やや外向きについている動物の乳頭に確実に乳頭カップを連結できるようにするという利点がさらに得られる。
本発明によれば、１個以上のレールに沿って搾乳ボックスの長手方向に移動可能な支持ユニットをロボットアーム構造に設けることによって、ロボットアーム構造を搾乳ボックスの長手方向に移動させることができ、該支持ユニットに対しロボットアーム構造の旋回可能部材が横方向に旋回できる。この場合、該支持ユニットは、モータによってレールに沿って移動できるように設計してもよい。横方向の旋回は、支持ユニットとロボットアーム構造の旋回可能部材の間で作用する制御シリンダによって行うことができる。ロボットアーム構造の旋回可能部材を、ロボットアームと連結し実質的に下方に延びるキャリアとして設計することにより、ロボットアームの上下移動が達成できる。特別な実施例では、ロボットアームの上下移動を行う制御シンリンダと平行に、キャリアに対するロボットアームの回転運動に反作用する１個以上の案内ロッドを設けてもよい。
枢軸は実際にロボットアームが旋回し得る実質的な軸の中心線を構成するが、ロボットアーム構造の別の実施例では、該枢軸を仮想のものとすることもできる。本発明によればさらに、少なくとも１個のレールに沿って搾乳ボックスの長手方向に移動可能な支持ユニット、並びにロボットアーム構造の旋回可能部材を該支持ユニットに対し横方向に旋回可能とする四辺形ヒンジ構造をロボットアーム構造に設ける。
ロボットアームの適正な横方向旋回運動を行うために、ロボットアームの枢軸は好ましくはほぼ搾乳ボックスの上の中央部に位置する。しかし特に２個の搾乳ボックスが並んで配置されている場合、ロボットアームの枢軸を２個の搾乳ボックスの上部またはその近くの中間に配置するのが望ましい。この場合、両方の搾乳ボックスに対して１個のロボットアーム構造を配置することができる。この目的のため、ロボットアーム構造の横方向に旋回可能な部材の少なくとも１部を、ロボットアーム構造の下向きに延びる部分の中心線を軸として旋回させるための旋回手段を特に設けてもよい。
長手方向に並んで配置される２個の搾乳ボックスに加えて、数個の搾乳ボックスを前後に配置してもよい。この場合、ロボットアーム構造のためのレールが、搾乳ボックスに沿ってまたはその上を延びる。最後に搾乳ボックスを回転木馬状に配置してもよく、この時ロボットアーム構造のレールは、回転木馬に沿って円形にまたはその上を延びる。
添付図面を参照して本発明をさらに詳述する。
第１図は、本発明によるロボットアーム構造の側面図である。
第２図は、第１図のロボットアーム構造を図式的に示す搾乳ボックスの正面図である。
第３図は、枢軸が仮想のものであるロボットアーム構造の他の実施例を示す。
第４図は、やはり本発明の他の実施例であり、中間にロボットアーム構造を枢支した２個の搾乳ボックスの正面図である。
図中、対応する部材は同一参照番号で示す。
第１図乃至第３図に示す搾乳ボックス１は、１頭の動物を収容する。この搾乳ボックスは従来のようにフェンス２によって囲まれ、（図示しない）入口及び出口ドアが設けてある。搾乳ボックスの中及び直近に自動搾乳機械が備えられ、これは通常の搾乳機器の他に、搾乳ボックスの中に居る搾乳動物の乳頭に乳頭カップを自動的に連結し、この動物を自動的に搾乳し、乳頭から乳頭カップを自動的に取り外すための搾乳ロボットを含む。該搾乳ロボットは搾乳ボックス１の長手方向に移動可能なロボットアーム構造３を含む。該ロボットアーム構造はレール５、６に沿って移動できる支持ユニット４を備える。
第１図及び第２図の実施例では、レール５は筒状で、フェンス２に取り付けた支持体７によって搾乳ボックス１の上方中央に長手方向に配設される。第３図の実施例ではレール５はやはり筒状であるが、ロボットアーム構造を配置した搾乳ボックスの長手側でフェンス２に取り付けた支持体８によって、搾乳ボックス１の上方側部に長手方向に配設される。両方の実施例において、レール６はフェンス２の長手側、即ちロボットアーム構造を配置した側で搾乳ボックスのほぼ半分の高さに配設される。レール６は角断面によって構成され、支持ユニット４がその上を移動できる接触面は、搾乳ボックス１に対しほぼ４５度の角度で斜め下方外向きに位置する。
支持ユニット４はその上部及び下部にローラ９、１０を備える。第１図及び第２図の実施例では、ローラ９、１０は相互に直角にかつ搾乳ボックスの長手方向の垂直面に対しほぼ４５度の角度で支持ユニット４に取り付けられ、支持ユニット４がローラ９によりレール５上にそしてローラ１０によりレール６上に支持されるようになっている。支持ユニット４がレール５、６から押し出されるのを防ぐため、例えばレール６に設けた直立エッジ１１で構成したロック手段、または支持ユニット４に取り付けられ、レール５に関しローラ９の直径方向反対側に配置した補助ローラ（図示せず）、ー従ってレール５はこれらローラの間を延びるーで構成したロック手段を設ける。支持ユニット４はモータ１２によってレール５、６に沿って移動可能である。
さらにロボットアーム構造には、実質的に下方に延びるキャリア１４を含む横方向に旋回可能な部材１３と、これに取り付けたロボットアーム１５を設ける。横方向に旋回可能な部材１３と従ってロボットアーム１５とは、搾乳ボックスの上側またはその近くに長手方向に配置した実質的に水平の枢軸１６を中心に旋回可能である。第１図及び第２図の実施例では、第３図の実施例でも同様に、枢軸１６は搾乳ボックスの上のほぼ中央に位置しているが、第１図及び第２図の実施例ではこの枢軸は、横方向に旋回可能な部材１３の実質的な枢軸の中心線を構成するのに対し、第３図の実施例ではこの枢軸は仮想のものであって該横方向旋回可能部材１３の旋回運動の間にさらに上方に移動する。第１図及び第２図の実施例では、枢軸１６とレール５の中心線とは実質的に垂直な１つの面に存在する。
第３図の実施例では、横方向旋回可能部材１３は、アーム１８、１９で構成する四辺形ヒンジ構造１７によって支持ユニット４と連結しているが、キャリア１４におけるこれらアームのヒンジ点間の距離は、支持ユニット４におけるこれらアームのヒンジ点間の距離より大きい。
ここまで記載した２つの実施例では、部材１３の横方向旋回運動は、該旋回可能部材１３と支持ユニット４との間に配置された制御シリンダ２０によって達成される。既に述べたように、横方向旋回可能部材１３はキャリア１４とロボットアーム１５とを含む。ロボットアーム１５は制御シリンダ２１によって、キャリア１４と上下方向に移動可能に連結されている。キャリア１４に対し制御シリンダ２１の長手方向の軸を中心とするロボットアーム１５の回転運動に反作用する１個以上の案内ロッド２２が、この制御シンリンダ２１と平行に設けられる。
ロボットアーム１５は搾乳ボックスの方向に斜め下方に延びる部分２３と、水平方向に延びる部分２４とを含む。後者の部分２４はヨーロッパ公開公報３６０３５４号または５１９５４４号に開示されたロボットアーム構造の先端部材として製造してもよい。従ってこの先端部材の記載及び機能をここに挿入したものと考える。該先端部材は乳頭カップ２５と、これにより乳頭の位置が確認できる検知手段２６のための、キャリアの役をするようになっている。
搾乳ボックスに損傷を与えずに動物を搾乳ボックス内に入れるために、ロボットアーム１５がほぼ完全に搾乳ボックス１の外に出る程度まで、ロボットアーム構造の横方向旋回可能部材１３を外方に旋回させることができる。動物が搾乳ボックスの中に居て乳頭カップ２５を連結せねばならない場合、ロボットアーム構造３がまずモータ１２により、ロボットアーム１５が搾乳ボックスの完全に外または殆ど外まで旋回した位置になるまで、搾乳ボックスの長手方向に移動することが必要で、次いで検知手段２６が乳頭の位置を確認できる位置まで、ロボットアーム１５が制御シリンダ２０により動物の下で旋回することができる。引続きモータ１２、制御シリンダ２０、２１を操作することにより、乳頭カップ２５を乳頭に連結することが可能になる。
搾乳後、前記ヨーロッパ公開公報３６０３５４号に記載の方法で、乳頭カップは乳頭から取り外される。乳頭カップを対応する乳頭に連結するため正確な位置に調整する際、ロボットアーム１５が枢軸１６を中心に旋回できることは、前回の搾乳から相当の時間が経過しているような場合に特に起こる状況であるが、その動物の乳頭がやや外向きである場合には非常に有利である。
第４図に、２個の搾乳ボックスが並んで配置され、該２個の搾乳ボックスの間の空間にロボットアーム構造３が配置されている実施例を示す。それに沿って搾乳ボックスの長手方向にロボットアーム構造３が移動可能である上側レール５は、２個の搾乳ボックスのフェンス２に、詳細に言えば両搾乳ボックスの中間に支持体２７により取り付けてある。この場合支持ユニット４は、内部にローラ９が軸支された連結素子２８によって、互いに連結された２部分からなる。このローラ９を介して支持ユニット４の２部分は、レール５上に支持されている。
支持ユニット４の２部分は各々下側にローラ１０を設け、各部分は第１図乃至第３図に示した実施例と同じ方法で支持されている。ここでもやはり横方向旋回可能部材１３と支持ユニット４との間に配置された制御シリンダ２０によって、旋回可能部材１３が両方の搾乳ボックスに向かって限定距離だけ横方向に旋回することができる。
枢軸１６はレール５の下方に位置決めされる。キャリア１４は該支持ユニット４に取り付けた支持体２９によって、支持ユニット４に対し枢軸１６を中心に旋回可能である。この支持体２９の末端に実質的枢軸が延びている。この場合も、枢軸１６は実質的枢軸の中心線を構成する。
この実施例では、ロボットアーム１５は実際制御シンリンダ２１によって、キャリア１４と上下移動可能に連結している。しかしこの場合も、ロボットアームは旋回手段３０により、上記制御シリンダの中心線を軸として回動可能である。この例では、旋回手段３０はモータ３１と大歯車３２等の伝動手段で構成される。
ロボットアーム構造を搾乳ボックスの長手方向に移動させる際、２つの搾乳ボックス間の空間が相当に大きくなければ、ロボットアーム１５を２個の搾乳ボックスの外へ横方向に旋回させることは難しい。ロボットアーム１５が中間位置、即ちロボットアームの部分２３が２個の搾乳ボックス間の空間に延びる位置をとり、２個の搾乳ボックス内で作動位置になるよう調節されるという回転構成によって、１個の同じロボットアーム構造を２個の搾乳ボックスに利用し、搾乳ボックス間の間隔を比較的小さくすることが可能になった。
しかし、ロボットアーム１５の水平部分２４の構造のゆえに、２個の搾乳ボックスに反対方向に進入しなければならない。第４図の実施例に関して説明した方法で２個の搾乳ボックスを利用すると、他方の搾乳ボックスで動物の乳頭がすでに洗浄されている間に、一方の搾乳ボックスで動物の搾乳を行うことができるので、一方の搾乳ボックスで動物の搾乳が終了した時、他方の搾乳ボックスの動物の搾乳を直ちにスタートすることができる。
２個の搾乳ボックスを横に並べる代わりに、２個またはそれ以上の搾乳ボックスを前後に並べることも可能である。その状況では、搾乳ボックスの入口と出口を、ロボットアーム構造が置かれている方に面した長手方向側に配置する必要がある。その場合、ロボットアーム構造３のためのレール５、６をこれら全部の搾乳ボックスに沿ってまたはこれらの上方で延長させ、ロボットアーム構造が１本の同じレールに沿って、その背後またはその前にある搾乳ボックスの横の位置から、その背後またはその前にある別の搾乳ボックスの横の位置まで、移動できるようにしなければならない。
また搾乳ボックスを円形に、または回転木馬状に配置することもできる。この状態では、ロボットアーム構造がそれに沿って動くレール５、６を、円または回転木馬に沿ってあるいはその上方に延長させる必要がある。
最後に注目すべきは、乳頭カップの自動連結、動物の自動搾乳、搾乳後の乳頭カップの自動離脱を制御するためのコンピュータを、搾乳ロボットが含むことである。特にロボットアーム構造３のロボットアーム１５が上記のように自由に移動可能であるのは、コンピュータの制御による。言うならば、モータ１２、３１と制御シリンダ２０、２１はコンピュータで制御される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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