УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ ЩЕТКОЙ ЖИВОТНЫХ И СПОСОБ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЧИСТКИ ЩЕТКОЙ ЖИВОТНЫХ
ANIMAL BRUSHING DEVICE AND METHOD OF ANIMAL BRUSHING DEVICES OPERATION

Изобретение относится к устройству для чистки щеткой животных и способу работы устройства для чистки щеткой животных.
Некоторые устройства для чистки щеткой животных для расчесывания больших животных, таких как сельскохозяйственный скот, лошади, свиньи и т.д., устанавливают на опорную конструкцию и снабжают вращающейся щеткой, которую приводят в действие с помощью электрического двигателя либо непосредственно, либо посредством редуктора. Щетку снабжают щетинками, которые, когда щетка вращается, взаимодействуют с мехом и кожей животного. Таким образом, животное чистят щеткой, расчесывают и/или холят с помощью вращающейся щетки.
В конкретном типе подобных устройств для чистки щеткой животных, вращающаяся щетка подвешена на одном конце несущего щетку устройства. Несущее щетку устройство содержит одну или более деталей, которые обеспечивают возможность поворота щетки вперед и назад по меньшей мере в одной плоскости. Таким образом, животное может передвигать щетку, когда оно прислоняется к щетке, для достижения различных частей тела животного. Подобные устройства для чистки щеткой животных могут быть снабжены электрическим двигателем, прикрепленным к несущему щетку устройству, над вращающейся щеткой, как раскрыто, например, в EP 1487258, EP 1665927 и WO 2012/005654. В качестве альтернативы, подобное устройство для чистки щеткой животных может быть снабжено электрическим двигателем, расположенным внутри щетки, как раскрыто, например, в EP 2422617.
Электрический двигатель подобного щеточного устройства запускают и останавливают для того, чтобы запускать и останавливать вращение вращающейся щетки. В частности, желательно обеспечивать чистку щеткой по требованию, когда животное стремится к чистке щеткой, например, прислоняясь к щетке. Таким образом, когда нет животных для чистки щеткой, можно экономить электроэнергию. EP 2271203 и EP 2422617 раскрывают использование датчиков или переключателей для управления вращением щетки. EP 2271203 раскрывает датчик, выполненный с возможностью обнаружения, посредством маркировки на прикрепленной к стенке установочной пластине, направления поворота корпуса щетки. Также упоминается альтернативное использование инклинометра или инклинодетектора. Направление вращения щетки основано на детектировании. EP 2422617 раскрывает переключатель, установленный на участке держателя щетки. Переключатель приводится в действие с помощью углового профиля, расположенного на дополнительном участке держателя, когда щетка и дополнительный участок выполняют движение поворота относительно переключателя.
Очевидно, что маленькие животные, такие как телята и козы, могут быть недостаточно сильными для достаточного подъема щетки, чтобы привести в действие переключатель, расположенный на деталях держущего приспособления вращающейся щетки.
Цель изобретения заключается в предоставлении устройства для чистки щеткой животных, содержащего альтернативное устройство для инициирования запуска вращения щетки щеточного устройства, причем такое инициирование может достигаться также животным, слишком маленьким для подъема щетки.
Согласно одному аспекту изобретения цель достигается с помощью устройства для чистки щеткой животных, прикрепляемого к опорной конструкции. Устройство для чистки щеткой животных содержит опорную часть, выполненную с возможностью прикрепления к опорной конструкции, щетку и электрический двигатель, выполненный с возможностью вращения щетки вокруг оси вращения. Щеточное устройство дополнительно содержит датчик вращения, выполненный с возможностью взаимодействия с щеткой. Щетка также может вращаться за счет прикладываемой извне силы. Датчик вращения выполнен с возможностью определения вращательного движения, вызываемого прикладываемой извне силой.
Поскольку датчик вращения выполнен с возможностью определения вращательного движения, вызываемого прикладываемой извне силой, т.е. вызванного внешними факторами вращения щетки, животное, вращающее щетку вокруг своей оси, приводит в действие датчик вращения, что может заставить электрический двигатель запустить вращение щетки. В результате достигается упомянутая выше цель. Даже маленькое животное, такое как теленок или коза, может быть в состоянии прикладывать внешнюю силу, необходимую для побуждения электрического двигателя вращать щетку.
Устройство для чистки щеткой животных можно прикреплять к опорной конструкции, такой как столб или стенка. Устройство для чистки щеткой животных может располагаться в помещении для животных, таком как коровник или хлев. Устройство для чистки щеткой животных может располагаться в других местах, например на открытом воздухе, например на пастбище. Для управления устройством для чистки щеткой животных может быть предоставлена система управления. Система управления может быть выполнена с возможностью управления электрическим двигателем как таковым, а также функциями периферийного оборудования, такими как запуск и остановка электрического двигателя, контроль тока электрического двигателя для предотвращения перегрузки электрического двигателя, предоставление функции таймера, установка направления вращения электрического двигателя и т.д. Система управления может содержать один единственный блок управления или может содержать два или более блока управления, образующих распределенную систему. Датчик вращения может взаимодействовать непосредственно с щеткой, определяя вращение щетки вокруг ее оси вращения. В качестве альтернативы датчик вращения может взаимодействовать с щеткой опосредованно. Щеткой может быть соответственно щетка с по существу симметричным вращением, имеющая, например, цилиндрическую форму, форму сигары или песочных часов. Щетка может содержать внутреннюю часть и щетинки, при этом щетинки прикреплены к внутренней части.
Согласно вариантам осуществления датчик вращения может представлять собой генератор импульсов, выполненный с возможностью генерирования электрических импульсов, когда щетка вращается. Таким образом, электрические импульсы могут использоваться системой управления щеточного устройства для запуска электрического двигателя и таким образом для вращения щетки вокруг ее оси вращения.
Согласно вариантам осуществления электрический двигатель может содержать генератор импульсов. Он может создать удобный и простой способ непрямого определения вращения щетки. Некоторые типы электрических двигателей снабжены сенсорным устройством для управления вращением электрического двигателя. Подобное сенсорное устройство может содержать или образовать генератор импульсов. Подобное сенсорное устройство соединено с контроллером двигателя, который использует генерируемые импульсы из сенсорного устройства для управления вращением электрического двигателя. Автор изобретения понял, что для инициирования вращения щетки электрическим двигателем может использоваться сенсорное устройство электрического двигателя, причем сенсорное устройство содержит генератор импульсов. Импульсы генерируются генератором импульсов сенсорного устройства, когда электрический двигатель вращается посредством управляющих сигналов от контроллера двигателя, а также, когда электрический двигатель вращается за счет внешней движущей силы, прикладываемой к приводному валу электрического двигателя. В последнем случае движущая сила прикладывается за счет вызванного внешними факторами вращения щетки, т.е. вращения щетки, вызываемого прикладываемой извне силой.
Согласно вариантам осуществления устройство для чистки щеткой животных может содержать систему управления, при этом с системой управления соединен генератор импульсов и при этом система управления может быть выполнена с возможностью запуска электрического двигателя в ответ на предварительно заданное количество электрических импульсов из генератора импульсов, получаемое системой управления. Благодаря требованию к предварительно заданному количеству электрических импульсов можно избежать случайного запуска вращения щетки, т.е. вращения, не вызываемого животным, например вращение, вызываемое движением воздуха, не будет запускать электрический двигатель. Как обсуждалось выше, система управления для управления устройством для чистки щеткой животных может быть выполнена с возможностью управления электрическим двигателем как таковым, а также функциями периферийного оборудования. Система управления может содержать один единственный блок управления или может содержать два или более блоков управления, образующих распределенную систему управления.
Согласно вариантам осуществления предварительно заданное количество электрических импульсов соответствует вращательному движению щетки вокруг ее оси вращения по меньшей мере на 1°.
Согласно вариантам осуществления электрическим двигателем может быть бесщеточный электродвигатель, а датчиком вращения может быть сенсорное устройство, выполненное с возможностью управления бесщеточным электродвигателем.
Согласно вариантам осуществления электрический двигатель может быть приспособлен к рабочему напряжению, равному 24 В. Таким образом, напряжение, предоставляемое системой управления в электрический двигатель, может не превышать 24 В. Таким образом предоставляется система низкого напряжения, которая не требует таких же предосторожностей, каких требует система высокого напряжения.
Согласно вариантам осуществления между выходным валом электрического двигателя и щеткой может располагаться трансмиссия.
Согласно вариантам осуществления датчик вращения может представлять собой датчик на эффекте Холла. Датчик на эффекте Холла может генерировать электрические импульсы или осцилирующий электрический сигнал. В данном описании считается, что осцилирующий электрический сигнал содержит электрические импульсы. Осцилирующий электрический сигнал можно интерпретировать, как электрические импульсы системы управления устройства для чистки щеткой животных.
Согласно вариантам осуществления датчик вращения может представлять собой фотодатчик. Фотодатчик может генерировать электрические импульсы.
Согласно вариантам осуществления опорная часть может содержать опорный рычаг, а устройство для чистки щеткой животных может содержать шарнирное устройство, прикрепленное к опорному рычагу.
Таким образом, щетка может быть подвешена на шарнирном устройстве так, чтобы щетка могла поворачиваться по существу в вертикальной плоскости вокруг оси шарнирного устройства.
Согласно вариантам осуществления устройство для чистки щеткой животных может содержать раму щетки, прикрепленную к шарнирному устройству. Электрический двигатель может быть прикреплен к раме щетки внутри щетки. Щетка может быть выполнена с возможностью вращения вокруг рамы щетки и электрического двигателя. Таким образом, электрический двигатель может быть расположен под защитой внутри щетки. Может легко достигаться перенос вращения электрического двигателя на щетку и наоборот.
Согласно дополнительному аспекту изобретения упомянутая выше цель достигается посредством способа работы устройства для чистки щеткой животных, при этом устройство для чистки щеткой животных содержит опорную часть, выполненную с возможностью прикрепления к опорной конструкции, щетку, имеющую ось вращения, электрический двигатель и датчик вращения, выполненный с возможностью взаимодействия с щеткой. Способ включает в следующем порядке:
вызов вращательного движения щетки вокруг ее оси вращения с помощью прикладываемой извне силы,
определение с помощью датчика вращения вращательного движения, и
использование электрического двигателя для вращения щетки вокруг ее оси вращения.
Дополнительные признаки изобретения и его преимущества станут очевидны при изучении приложенной формулы изобретения и следующего подробного описания. Квалифицированные специалисты в данной области должны осознавать, что различные признаки изобретения могут быть объединены для создания вариантов осуществления, иных, чем варианты осуществления, описанные далее, без выхода за пределы объема правовых притязаний изобретения, который определяется приложенной формулы изобретения.
Различные аспекты изобретения, содержащие его отдельные признаки и преимущества, будут более понятны из следующего подробного описания и сопроводительных чертежей.
Фиг. 1 иллюстрирует устройство для чистки щеткой животных согласно вариантам осуществления для прикрепления к опорной конструкции,
фиг. 2 иллюстрирует устройство для чистки щеткой животных фиг. 1 с удаленной щеткой,
фиг. 3 иллюстрирует электрический двигатель и систему управления для устройства для чистки щеткой животных, а
фиг. 4 иллюстрирует способ работы устройства для чистки щеткой животных.
Далее изобретение будет описано более полно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны иллюстративные варианты осуществления. Однако изобретение не следует истолковывать, как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном описании. Раскрытые признаки иллюстративных вариантов осуществления могут быть объединены, как очевидно специалисту в данной области, к которой относится изобретение. Одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам. Для краткости и/или ясности нет необходимости подробно описывать хорошо известные функции или конструкции.
Фиг. 1 иллюстрирует устройство 2 для чистки щеткой животных согласно вариантам осуществления для прикрепления к опорной конструкции, такой как стенка 4. Устройство 2 для чистки щеткой животных содержит опорную часть 6, выполненную с возможностью прикрепления к опорной конструкции 4. Опорная часть 6 содержит опорный рычаг 8. Шарнирное устройство 10 прикреплено к опорному рычагу 8, а щетка 12 подвешена на шарнирном устройстве 10. Всего лишь в качестве примера можно упомянуть, что щетка 12 может иметь цилиндрическую форму с диаметром, составляющим приблизительно 260 мм, и высотой, составляющей приблизительно 370 мм. Естественно, щетка 12 может иметь иную форму и иной размер. Для вращения щетки 12 вокруг оси 14 вращения внутри щетки расположен электрический двигатель. Шарнирное устройство 10 содержит две по существу ортогональные оси 16, 18. Таким образом щетка 12 может поворачиваться в пределах пространства, образующего по существу полусферу. В качестве альтернативы шарнирное устройство 10 может содержать только одну ось, причем в данном случае щетка 12 может поворачиваться в вертикальной плоскости. Упоминая всего лишь в качестве примера, опорный рычаг 8 может продолжаться приблизительно на 600 мм наружу от опорной конструкции.
Щетка 12 выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси 14 вращения прикладываемой извне силой. Животное, желающее почиститься щеткой с помощью щеточного устройства 2, может прислониться к щетке 12, подвергая таким образом щетку 12 воздействию прикладываемой извне силы, которая заставляет щетку 12 вращаться вокруг своей оси 14 вращения. Датчик вращения выполнен с возможностью взаимодействия со щеткой 12. Датчик вращения выполнен с возможностью определения вращательного движения, индуцируемого прикладываемой извне силой. Для управления устройством 2 для чистки щеткой животных предоставлена система управления. Вращательное движение, определяемое датчиком вращения, побуждает систему управления запускать электрический двигатель для вращения щетки 12 вокруг своей оси 14 вращения. Упоминая всего лишь в качестве примера, скорость вращения щетки 12 может составлять приблизительно 50 об/мин, что может вызывать периферийную скорость щетки, равную приблизительно 42 м/мин.
Фиг. 2 иллюстрирует устройство 2 для чистки щеткой животных фиг. 1 с удаленной щеткой 12. Рама 20 щетки прикреплена к шарнирному устройству 10. Как упоминалось выше, электрический двигатель 22 расположен внутри щетки. Электрический двигатель 22 прикреплен к раме 20 щетки. Щетка выполнена с возможностью вращения вокруг рамы 20 щетки и электрического двигателя 22. Соответственно рама 20 щетки не вращается активно относительно шарнирного устройства 10.
Рама 20 щетки проходит вокруг оси 14 вращения щетки. Рама 20 щетки является удлиненной и продолжается вдоль оси 14 вращения. Между выходным валом электрического двигателя 22 и щеткой расположена трансмиссия 24. Трансмиссия может представлять собой планетарную передачу, например, которая предоставлена компанией IMS Gear. Трансмиссия может иметь передаточное число между 20:1 и 35:1.
Щетка поддерживается первым опорным элементом 26, расположенным на первом конце 28 рамы 20 щетки, и вторым опорным элементом 30 на втором конце 32 рамы 20 щетки. Щетка прикреплена к выходному валу трансмиссии 24 на первом конце 28 рамы 20 щетки посредством первого опорного элемента 26. Второй опорный элемент 30 поддерживается с возможностью вращения по меньшей мере одним подшипником, расположенным между вторым опорным элементом 30 и рамой 20 щетки. Таким образом, масса щетки по существу поддерживается рамой 20 щетки и шарнирным устройством 10, а не выходным валом трансмиссии 24.
Электрический двигатель 22 содержит сенсорное устройство 34. Сенсорное устройство 34 используется для управления электрическим двигателем. Кроме того, сенсорное устройство 34 образует датчик вращения, выполненный с возможностью взаимодействия с щеткой, причем данный датчик вращения выполнен с возможностью определения вращательного движения, индуцируемого прикладываемой извне силой к щетке.
Фиг. 3 иллюстрирует электрический двигатель 22 и систему 36 управления для устройства для чистки щеткой животных согласно вариантам осуществления, например для устройства 2 для чистки щеткой животных, описанного в связи с фиг. 1 и 2. Электрический двигатель 22 выполнен с возможностью вращения щетки устройства для чистки щеткой животных.
Электрический двигатель 22 содержит выходной вал 38 и сенсорное устройство 34. Система 36 управления содержит контроллер 40 двигателя, устройство 42 управления и таймер 44.
Контроллер 40 двигателя выполнен с возможностью управления электрическим двигателем 22 на базовом уровне. Из сенсорного устройства 34 сигналы, относящиеся к вращению электрического двигателя 22, посылаются в контроллер 40 двигателя, причем данные сигналы используются контроллером 40 двигателя для приведения электрического двигателя 22 в действие. Таймер 44 отсчитывает конкретный период времени, например 1 мин.
Устройство 42 управления установлено на управление работой щеточного устройства 2. Сигналы из сенсорного устройства 34 также принимаются устройством 42 управления. Соответственно, когда щетка вращается животным, вращение передается электрическому двигателю 22, а сенсорное устройство 34 посылает сигнал в виде электрических импульсов. Таким образом, сенсорное устройство 34 образует датчик вращения устройства для чистки щеткой животных. Устройство 42 управления принимает сигнал из сенсорного устройства 34 и посылает контроллеру 40 двигателя сигнал запуска. В то же самое время устройство 42 управления запускает таймер 44. Контроллер 40 двигателя регулирует вращение электрического двигателя 22, как изложено выше, до тех пор, пока из устройства 42 управления не поступает сигнал остановки. Устройство 42 управления получает предупреждение от таймера 44, когда он производит отсчет. Тогда устройство 42 управления посылает в контроллер 40 двигателя сигнал остановки. Если животное хочет дальнейшей чистки щеткой, животное запускает еще один период чистки щеткой точно таким же образом, как описано выше. Если ни одно животное не присутствует, щетка остается остановленной до тех пор, пока щетка снова не будет вращаться животным.
Сенсорное устройство 34 может содержать по меньшей мере один датчик на эффекте Холла. В качестве альтернативы датчик вращения может представлять собой фотодатчик. Фотодатчик может генерировать электрические импульсы, коррелирующие с вращением электрического двигателя 22. В обоих случаях предоставлен датчик вращения в виде генератора импульсов, т.е. электрический двигатель 22 содержит генератор импульсов. Электрические импульсы генерируются, когда щетка вращается.
Электрическим двигателем 22 может быть бесщеточный электродвигатель, адаптированный для рабочего напряжения, равного 24 В, такой как MB057GA412 от компании Exmek. Контроллером 40 двигателя может быть бесщеточный электроконтроллер двигателя, такой как бесщеточный электроконтроллер двигателя EM-206 с входом от датчика на эффекте Холла от компании Electromen Oy, Финляндия.
Система 36 управления может быть выполнена с возможностью запуска электрического двигателя 22 в ответ на предварительно заданное количество электрических импульсов из сенсорного устройства 34. Предварительно заданное количество электрических импульсов может соответствовать вращательному движению щетки вокруг ее оси вращения по меньшей мере на 1°. Таким образом, можно избежать случайного запуска электрического двигателя 24 и вращения щетки. Соответственно при остановке электрического двигателя 22 должно быть обеспечено, что электрический двигатель 22 останавливается в пределах вращательного движения щетки, соответствующего предварительно заданному количеству электрических импульсов. Таким образом, можно избежать случайного запуска электрического двигателя 22, вызываемого замедленным вращением щетки в результате предшествующей чистящей операции. При получении сигнала остановки из устройства 42 управления контроллер 40 двигателя может активно останавливать электрический двигатель 22, т.е. не только перекрывать электроэнергию в электрический двигатель 22, но вместо этого регулировать электроэнергию в электрический двигатель 22 для содействия замедлению вращения электрического двигателя 22.
Устройство 42 управления может предоставлять в контроллер 40 двигателя сигнал направления вращения. В ответ на сигнал направления вращения контроллер 40 двигателя вращает электрический двигатель 22 либо в направлении по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Устройство 42 управления может, например, быть установлено на чередование направления вращения электрического двигателя 22 каждый раз, когда электрический двигатель запускают или вращение электрического двигателя 2 в направлении, соответствующем направлению вращения, которому животное подвергает щетку.
Фиг. 4 иллюстрирует способ работы устройства для чистки щеткой животных. Устройство для чистки щеткой животных содержит опорную часть, выполненную с возможностью прикрепления к опорной конструкции, щетку, имеющую ось вращения, электрический двигатель и датчик вращения, выполненный с возможностью взаимодействия с щеткой. Устройством для чистки щеткой животных может быть устройство 2 для чистки щеткой животных, которое описано в связи с фиг. 1 и 2, при этом оно может содержать систему управления 36, которая описана в связи с фиг. 3.
Способ включает в следующем порядке:
вызов 50 вращательного движения щетки вокруг ее оси вращения прикладываемой извне силой,
распознавание 52 вращательного движения с помощью датчика вращения, и
использование 54 электрического двигателя для вращения щетки вокруг ее оси вращения.
Согласно вариантам осуществления, распознавание 52 может включать:
генерирование 56 электрических импульсов.
Согласно вариантам осуществления, распознавание 52 может включать:
прием 58 системой управления электрических импульсов из генератора импульсов, а использование 54 может включать:
запуск 60 электрического двигателя в ответ на предварительно заданное количество электрических импульсов, получаемое системой управления.
Согласно вариантам осуществления предварительно заданное количество электрических импульсов может соответствовать вращательному движению щетки вокруг ее оси вращения по меньшей мере на 1°.
Иллюстративные варианты осуществления, описанные выше, могут быть объединены по понятиям квалифицированного специалиста в данной области. Квалифицированному специалисту в данной области также должно быть понятно, что датчик вращения может непосредственно взаимодействовать с щеткой, например колесо датчика вращения может упираться в участок щетки и может вращаться щеткой по мере того, как щетка вращается прикладываемой извне силой.
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, квалифицированным специалистам в данной области станет очевидно множество различных изменений, модификаций и тому подобное. Например, система 36 управления, описанная в связи с фиг. 3, может содержать один единственный блок управления, выполняющий упомянутое выше управление устройством для чистки щеткой животных и электрическим двигателем 22. В качестве дополнительной альтернативы система 36 управления может содержать иное количество составных элементов, чем три составных элемента, описанных в связи с фиг. 3.
Вследствие этого должно быть понятно, что изложенное выше является иллюстрацией различных иллюстративных вариантов осуществления, и изобретение не должно ограничиваться конкретными раскрытыми вариантами осуществления, и что предполагается, что модификации к раскрытым вариантам осуществления, комбинации признаков раскрытых вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления должны быть включены в пределы объема правовых притязаний приложенной формулы изобретения.
Как использовано в данном описании, термин "содержащий" или "содержит" является открытым и содержит один или более изложенных признаков, элементов, стадий, составных элементов или функций, но не исключает наличие или дополнение одного или более других признаков, элементов, стадий, составных элементов, функций или их групп.