JPH09100A

JPH09100A - 自動搾乳機

Info

Publication number: JPH09100A
Application number: JP7180681A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tomizawa; 修冨沢; Hiroyuki Iwasaki; 博行岩崎; Hitoshi Tsukada; 均塚田; Shinji Takasugi; 信爾高杉; Togo Ito; 東吾伊藤; Eiichi Iwasaki; 栄一岩崎; Tetsuo Ota; 哲郎太田
Original assignee: M EE T KK; Orion Machinery Co Ltd; Komatsu Engineering Corp
Current assignee: M EE T KK; Orion Machinery Co Ltd; Komatsu Engineering Corp
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ティートカップ装着時の応答性及び安定性を
向上させ、ティートカップの装着を円滑に行うととも
に、無駄なエネルギ消費の低減を図る。【構成】エンドエフェクタ２のベース部６にスライダ
７ａ…をスライド自在に支持し、このスライダ７ａ…を
ベース部６に取付けたＸ方向駆動部８ａ…により移動さ
せるＸ方向移動部３ａ…と、このスライダ７ａ…の先端
にベルクランク９ａ…を回動自在に支持し、このベルク
ランク９ａ…をスライダ７ａ…に取付けたＹ方向駆動部
１０ａ…により回動変位させるＹ方向移動部４ａ…と、
ティートカップＴａ…を支持するカップ支持部１１ａ…
を、ベルクランク９ａ…に取付けたＺ方向駆動部１２ａ
…により昇降させるＺ方向移動部５ａ…を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乳牛に対して自動で搾乳
を行う自動搾乳機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乳牛に対して自動で搾乳を行う自
動搾乳機は知られており、この種の自動搾乳機における
搾乳ロボットのエンドエフェクタには、ティートカップ
をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ移動させて位置調整を行
うＸ方向移動部及びＹ方向移動部を備えるとともに、位
置調整後にティートカップを上昇させて乳頭に装着させ
るＺ方向移動部を備えていた（米国特許第５２７９２５
３号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の自動搾乳機は次のような問題点があった。

【０００４】第一に、Ｘ方向移動部及びＹ方向移動部を
含むアーム機構の先端にティートカップを支持し、Ｚ方
向移動部によりアーム機構全体を昇降させていたため、
ティートカップ上昇時の応答性の低下及びエネルギ消費
の無駄を招く。

【０００５】第二に、ティートカップはアーム機構の先
端に設けたリング内に遊びを介して挿通するとともに、
リング上に載せた状態で支持するため、乳頭への装着時
にはティートカップが不安定となり円滑に装着できな
い。

【０００６】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、ティートカップ装着時の応
答性及び安定性を向上させ、ティートカップの装着を円
滑に行うことができるとともに、無駄なエネルギ消費の
低減を図ることができる自動搾乳機の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はティートカップ
Ｔａ…を支持し、かつティートカップＴａ…をＸ方向，
Ｙ方向及びＺ方向にそれぞれ移動させるＸ方向移動部３
ａ…，Ｙ方向移動部４ａ…及びＺ方向移動部５ａ…を有
するエンドエフェクタ２を備えた自動搾乳機１を構成す
るに際して、エンドエフェクタ２のベース部６にスライ
ダ７ａ…をスライド自在に支持し、このスライダ７ａ…
をベース部６に取付けたＸ方向駆動部８ａ…により移動
させるＸ方向移動部３ａ…と、このスライダ７ａ…の先
端にベルクランク９ａ…を回動自在に支持し、このベル
クランク９ａ…をスライダ７ａ…に取付けたＹ方向駆動
部１０ａ…により回動変位させるＹ方向移動部４ａ…
と、ティートカップＴａ…を支持するカップ支持部１１
ａ…を、ベルクランク９ａ…に取付けたＺ方向駆動部１
２ａ…により昇降させるＺ方向移動部５ａ…を備えるこ
とを特徴とする。

【０００８】この場合、最適な実施形態により、スライ
ダ７ａ…は、内部にＸ方向駆動部８ａ…の少なくとも一
部が収容されるボックス形に形成する。また、カップ支
持部１１ａ…は、ティートカップＴａ…が所定の遊びＳ
を介して挿通するカップ挿通孔１４ａ…を有し、かつカ
ップ挿通孔１４ａ…に挿通したティートカップＴａ…を
下から支持するカップホルダリング部１３ａ…と、カッ
プホルダリング部１３ａ…に支持されたティートカップ
Ｔａ…を定位置に把持し又は把持を解除するグリッパ部
１５ａ…を備える。

【０００９】

【作用】本発明に係る自動搾乳機１によれば、エンドエ
フェクタ２のベース部６は、相対的に固定部位となるた
め、ベース部６にスライド自在に支持されるスライダ７
ａ…はベース部６に取付けられたＸ方向駆動部８ａ…に
よりＸ方向に移動せしめられる。また、ベルクランク９
ａ…はスライダ７ａ…の先端に回動自在に取付けられる
ため、ベルクランク９ａ…の先端はＹ方向駆動部１０ａ
…により、円弧に沿ったＹ方向に変位せしめられる。さ
らに、Ｚ方向駆動部１２ａ…はベルクランク９ａ…に取
付けられるため、カップ支持部１１ａ…はＺ方向駆動部
１２ａ…によりＺ方向に昇降せしめられる。このよう
に、Ｚ方向駆動部１２ａ…は軽量なカップ支持部１１ａ
…のみを上昇させればよいため、エネルギ消費の低減が
図られるとともに、応答性も高められる。

【００１０】一方、カップ支持部１１ａ…は、カップホ
ルダリング部１３ａ…とグリッパ部１５ａ…を備える。
そして、カップホルダリング部１３ａ…は、ティートカ
ップＴａ…が所定の遊びＳを介して挿通するカップ挿通
孔１４ａ…を有するとともに、グリッパ部１５ａ…は、
通常、ティートカップＴａ…に対する把持を解除してい
るため、カップホルダリング部１３ａ…によるティート
カップＴａ…の支持及びティートカップＴａ…からのカ
ップホルダリング部１３ａ…の離脱は円滑に行われる。
これに対して、ティートカップＴａ…を乳牛の乳頭に装
着する場合、ティートカップＴａ…はグリッパ部１５ａ
…により把持され、定位置に固定されるため、乳頭に対
するティートカップＴａ…の装着は安定かつ円滑に行わ
れる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１２】まず、本実施例に係る自動搾乳機１を付設
したストールＡの全体構成について、図８及び図９を参
照して説明する。

【００１３】ストールＡは一頭の乳牛Ｃを係留するスタ
ンチョン式ストールである。ストールＡは多数のフレー
ムＦ…の組み合わせにより構成し、前部には、下端に餌
槽７１を一体に備えるスタンチョンユニット７２を配設
する。スタンチョンユニット７２はストールＡの上部に
設けたガイドバー７３…により前後方向にスライド自在
に支持され、かつエアシリンダ７４により前後に移動せ
しめられる。また、ストールＡの右後半部には扉７５を
付設し、この扉７５は前端を回動支点として開閉でき
る。一方、７６は乳牛Ｃが前足Ｃｆを載せる踏台であ
る。これにより、重心が乳牛Ｃの後部にかかるため、乳
牛Ｃの動きが抑制される。

【００１４】他方、ストールＡには自動搾乳機１を付設
する。自動搾乳機１は搾乳ロボット５０を備える。搾乳
ロボット５０はストールＡの床面よりも低位の載置面Ｅ
に設置する。搾乳ロボット５０は固定部５１と、この固
定部５１に対して昇降する昇降部５２と、この昇降部５
２の上面から突出した駆動軸部５３と、この駆動軸部５
３に後端側を取付けたアーム機構部５４と、このアーム
機構部５４の先端に支持されるエンドエフェクタ２を備
える。この場合、アーム機構部５４はＬ形アーム５４ａ
及びＩ形アーム５４ｂを連結して構成する。

【００１５】次に、エンドエフェクタ２の構成につい
て、図１〜図７を参照して具体的に説明する。

【００１６】まず、図６及び図７を参照してエンドエフ
ェクタ２の全体構成について説明する。なお、図６及び
図７は原理的構成を示し、図１〜図５に示す実施例とは
形状等において若干相違する。

【００１７】６はＩ形アーム５４ｂの先端に支軸部５５
を介して支持されるエンドエフェクタ２のベース部であ
り、前面部及び下面部を開放したボックス状に構成す
る。そして、このベース部６の内部には、先端にティー
トカップＴａ…（図１参照）をそれぞれ支持する四つの
移動機構部Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ及びＭｄを左右方向（図６
において上下方向）に配列させて設ける。なお、図６は
右側の移動機構部Ｍａ及びＭｂのみを示すが、左側の移
動機構部Ｍｃ及びＭｄも同様に構成する。この場合、右
側の移動機構部Ｍａ及びＭｂと左側の移動機構部Ｍｃ及
びＭｄは対称に構成する。

【００１８】次に、移動機構部Ｍａについて、図１〜図
５を参照して詳細に説明する。移動機構部Ｍａは、大別
してＸ方向移動部３ａ，Ｙ方向移動部４ａ及びＺ方向移
動部５ａにより構成する。

【００１９】Ｘ方向移動部３ａは、スライダ７ａを備
え、このスライダ７ａはベース部６の上板部６ｕの内面
に固着したレールガイド部２０によりスライド自在に支
持される。この場合、スライダ７ａは内部中空のボック
ス形に形成し、図１及び図４に示すように、スライダ７
ａの上面に固着したＸ方向に沿ったリニアレール部２１
を、レールガイド部２０にスライド自在に装填する。ま
た、スライダ７ａを移動させるＸ方向駆動部８ａを備え
る。Ｘ方向駆動部８ａは、上板部６ｕの内面から下方に
突出したブラケット２２によりボトム側が支持されたエ
アシリンダ２３を備える。この場合、エアシリンダ２３
は水平方向の支軸により回動自在に支持される。そし
て、エアシリンダ２３のロッド側はスライダ７ａの内部
に収容し、ロッド部２４の先端はスライダ７ａの前端部
に結合する。なお、２５はスライダ７ａの変位量を検出
する位置センサであり、上板部６ｕの内面に固定したリ
ニアスケール２５ａとスライダ７ａに固定した被検出子
２５ｂからなる。よって、位置センサ２５の検出結果に
基づいてエアシリンダ２３を駆動制御し、Ｘ方向の位置
制御を行うことができる。

【００２０】一方、Ｙ方向移動部４ａは、スライダ７ａ
の先端に回動自在に支持されるＬ形状のベルクランク９
ａを備える。ベルクランク９ａの中間部は図１に示すよ
うに、鉛直方向の支軸部２６を介してスライダ７ａの先
端に回動自在に取付ける。また、ベルクランク９ａを回
動変位させるＹ方向駆動部１０ａを備える。Ｙ方向駆動
部１０ａは、スライダ７ａの外下面から下方に突出した
ブラケット２８によりボトム側が支持されたエアシリン
ダ２９を備える。この場合、エアシリンダ２９は鉛直方
向の支軸により回動自在に支持される。そして、エアシ
リンダ２９のロッド部３０の先端は、ベルクランク９ａ
の一方のクランクアーム２７の先端に回動自在に結合す
る。これにより、ベルクランク９ａの他方のクランクア
ーム３１はＹ方向の円弧に沿って変位する。なお、３２
は支軸部２６の回動角度からＹ方向の変位量を検出する
ロータリエンコーダである。よって、ロータリエンコー
ダ３２の検出結果に基づいてエアシリンダ２９を駆動制
御し、Ｙ方向の位置制御を行うことができる。

【００２１】他方、Ｚ方向移動部５ａは、ベルクランク
９ａの他方のクランクアーム３１に取付けたＺ方向駆動
部１２ａを備える。Ｚ方向駆動部１２ａは鉛直方向に配
したエアシリンダ３３により構成し、このエアシリンダ
３３のロッド部３４は上方に突出する。そして、ロッド
部３４の先端には、ティートカップＴａを支持するカッ
プ支持部１１ａを取付ける。この場合、エアシリンダ３
３は、ティートカップＴａを支持するカップ支持部１１
ａを上昇させ得る小容量のエアシリンダを使用し、上昇
時にティートカップＴａが乳頭に当たったら停止するよ
うにする。よって、エアシリンダ３３の駆動によりＺ方
向に移動させることができる。なお、３５はクランクア
ーム３１に取付けたガイド部、３６はガイド部３５によ
り鉛直方向にスライド自在にガイドされるロッド部であ
る。

【００２２】また、カップ支持部１１ａは、図１〜図３
に示すように、上側に配したプレート状のカップホルダ
リング部１３ａと、下側に配したグリッパ部１５ａを備
える。カップホルダリング部１３ａは、ティートカップ
Ｔａが所定の遊びＳを介して挿通するカップ挿通孔１４
ａを有するとともに、カップ挿通孔１４ａに挿通したテ
ィートカップＴａを下から支持する機能を有する。この
場合、ティートカップＴａの外周面には係止鍔部Ｔｓを
有し、この係止鍔部Ｔｓがカップホルダリング部１３ａ
の上面に載って支持される。一方、グリッパ部１５ａ
は、軸部３７により回動自在に支持された一対の把持部
３８と３９を備え、把持部３８と３９はエア駆動部４０
により開閉、即ち、図３に示すように、カップホルダリ
ング部１３ａに支持されたティートカップＴａを定位置
に把持する実線で示す把持位置Ｐｃ又は把持を解除する
仮想線で示す把持解除位置Ｐｒに選択的に変位する。な
お、４１及び４２は検出ロッド４１ｒ及び４２ｒが回動
軸部４１ｃ及び４２ｃを支点に回動することにより、乳
頭Ｃｈの位置を検出する乳頭位置センサである（図６及
び図７参照）。

【００２３】以上、移動機構部Ｍａについて説明した
が、移動機構部Ｍｂも基本的には移動機構部Ｍａと同様
に構成する。この場合、図６及び図７に示すように、ス
ライダ７ｂの先端に細長い延長部４３を設け、この延長
部４３の先端にベルクランク９ｂを支持するとともに、
このベルクランク９ｂを回動変位させるＹ方向駆動部１
０ｂを構成するエアシリンダ４４のロッド部４５に延長
ロッド部４６を結合する。また、エアシリンダ４４は移
動機構部Ｍａ側と干渉しないように、エアシリンダ２９
の下方に配するとともに、延長部４３及び延長ロッド部
４６も下方にオフセットさせて配する。なお、図６及び
図７において、８ｂは移動機構部ＭｂのＸ方向駆動部，
１１ｂは移動機構部Ｍｂのカップ支持部，１１ｃは移動
機構部Ｍｃのカップ支持部，１１ｄは移動機構部Ｍｄの
カップ支持部，Ｔｂは移動機構部Ｍｂ側のティートカッ
プをそれぞれ示す。

【００２４】次に、本実施例に係る自動搾乳機１の動作
及び機能について、各図を参照して説明する。

【００２５】今、乳牛ＣがストールＡに進入した場合を
想定する。この場合、乳牛ＣがストールＡ内に完全に進
入すれば、扉７５を閉じ、乳牛Ｃの識別処理を行う。こ
の場合、乳牛ＣはＩＤコードを記憶した首輪を掛けてお
り、スタンチョンユニット７２に配設した不図示のコー
ド読取器によりＩＤコードを読み取ることによって乳牛
Ｃを識別する。また、不図示のスタンチョンバーにより
乳牛Ｃを係留する。

【００２６】そして、搾乳ロボット５０を制御し、エン
ドエフェクタ２を図９に示す仮想線位置まで移動させ
る。このとき移動させる位置は乳牛Ｃに対するデータベ
ースに基づいて行う。

【００２７】次いで、移動機構部Ｍａによりティートカ
ップＴａの装着を行う。まず、乳頭位置センサ４１及び
４２により乳頭Ｃｈの位置を検出し、この検出結果に基
づき、Ｘ方向移動部３ａ及びＹ方向移動部４ａを制御し
て、ティートカップＴａのＸ方向及びＹ方向の位置調整
を行う。この場合、ベース部６に支持されるスライダ７
ａはベース部６に取付けられたエアシリンダ２３により
移動するため、エアシリンダ２３の駆動及び位置センサ
２５の位置検出結果によりティートカップＴａを目的位
置まで移動できる。また、スライダ７ａの先端に回動自
在に取付けられたベルクランク９ａは、エアシリンダ２
９により円弧に沿ったＹ方向に回動変位するため、エア
シリンダ２９の駆動及びロータリエンコーダ３２の検出
結果によりティートカップＴａを目的の位置まで移動で
きる。

【００２８】そして、Ｘ方向及びＹ方向の位置調整が終
了したなら、Ｚ方向駆動部１２ａによりカップ支持部１
１ａを上昇させ、真空接続されたなら上昇を停止させ
る。この際、ティートカップＴａ…はグリッパ部１５ａ
…により把持され、定位置に固定されるため、乳頭に対
するティートカップＴａ…の装着は安定かつ円滑に行わ
れる。なお、Ｚ方向駆動部１２ａは軽量なカップ支持部
１１ａのみを上昇させればよいため、エネルギ消費は低
減されるとともに、応答性も高められる。

【００２９】一方、ティートカップＴａの装着が終了し
たなら、グリッパ部１５ａによるティートカップＴａの
把持を解除し、Ｚ方向駆動部１２ａによりカップ支持部
１１ａを下降させる。この際、カップホルダリング部１
３ａ…は、ティートカップＴａ…が所定の遊びＳを介し
て挿通するカップ挿通孔１４ａ…を有するため、ティー
トカップＴａ…からのカップホルダリング部１３ａ…の
離脱は、円滑に行われる。

【００３０】また、他の残りの移動機構部Ｍｂ，Ｍｃ，
Ｍｄに対しても同様に制御し、ティートカップＴｂ…の
接続を行う。そして、全ての装着が終了したなら搾乳を
開始する。

【００３１】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、カップ支持部は、カップホルダリング部の機能
とグリッパ部の機能を合わせ持った一体形式のものでも
よい。また、角度を検出する角度検出器として、ロータ
リエンコーダを例示したが、ポテンショメータ等の同機
能を有する各種角度検出器を利用できる。その他、細部
の構成，形状，数量，素材等において、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で任意に変更できる。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明に係る自動搾乳機
は、エンドエフェクタのベース部にスライダをスライド
自在に支持し、このスライダをベース部に取付けたＸ方
向駆動部により移動させるＸ方向移動部と、このスライ
ダの先端にベルクランクを回動自在に支持し、このベル
クランクをスライダに取付けたＹ方向駆動部により回動
変位させるＹ方向移動部と、ティートカップを支持する
カップ支持部を、ベルクランクに取付けたＺ方向駆動部
により昇降させるＺ方向移動部を備えるため、ティート
カップ装着時の応答性及び安定性を向上させ、ティート
カップの装着を円滑に行うことができるとともに、無駄
なエネルギ消費の低減を図ることができるという顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動搾乳機の主要部の構成を示す
一部断面側面図、

【図２】同自動搾乳機の主要部の構成の一部を示す平面
図、

【図３】同自動搾乳機におけるカップ支持部の構成を明
示する平面図、

【図４】図１中Ｋ−Ｋ線断面図、

【図５】同自動搾乳機の主要部におけるカップ支持部を
上昇させた状態を示す一部断面側面図、

【図６】同自動搾乳機におけるエンドエフェクタの原理
構成を示す一部断面平面図、

【図７】同自動搾乳機におけるエンドエフェクタの原理
構成を示す一部断面側面図、

【図８】同自動搾乳機を備えるストールの全体側面図、

【図９】同自動搾乳機を備えるストールの全体平面図、

【符号の説明】

１自動搾乳機２エンドエフェクタ３ａ… Ｘ方向移動部４ａ… Ｙ方向移動部５ａ… Ｚ方向移動部６ベース部７ａ… スライダ８ａ… Ｘ方向駆動部９ａ… ベルクランク１０ａ… Ｙ方向駆動部１１ａ… カップ支持部１２ａ… Ｚ方向駆動部１３ａ… カップホルダリング部１４ａ… カップ挿通孔１５ａ… グリッパ部Ｔａ… ティートカップＳ所定の遊び

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎博行長野県長野市大字若里521番地１株式会社エム・エー・ティー内 (72)発明者塚田均長野県長野市大字若里521番地１株式会社エム・エー・ティー内 (72)発明者高杉信爾東京都港区赤坂２丁目３番６号コマツエンジニアリング株式会社内 (72)発明者伊藤東吾東京都港区赤坂２丁目３番６号コマツエンジニアリング株式会社内 (72)発明者岩崎栄一東京都港区赤坂２丁目３番６号コマツエンジニアリング株式会社内 (72)発明者太田哲郎長野県須坂市大字幸高246番地オリオン機械株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ティートカップを支持し、かつティート
カップをＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向にそれぞれ移動させ
るＸ方向移動部，Ｙ方向移動部及びＺ方向移動部を有す
るエンドエフェクタを備えた自動搾乳機において、エン
ドエフェクタのベース部にスライダをスライド自在に支
持し、このスライダをベース部に取付けたＸ方向駆動部
により移動させるＸ方向移動部と、このスライダの先端
にベルクランクを回動自在に支持し、このベルクランク
をスライダに取付けたＹ方向駆動部により回動変位させ
るＹ方向移動部と、ティートカップを支持するカップ支
持部を、ベルクランクに取付けたＺ方向駆動部により昇
降させるＺ方向移動部を備えることを特徴とする自動搾
乳機。
【請求項２】スライダは、内部にＸ方向駆動部の少な
くとも一部が収容されるボックス形スライダであること
を特徴とする請求項１記載の自動搾乳機。
【請求項３】カップ支持部は、ティートカップが所定
の遊びを介して挿通するカップ挿通孔を有し、かつカッ
プ挿通孔に挿通したティートカップを下から支持するカ
ップホルダリング部と、カップホルダリング部に支持さ
れたティートカップを定位置に把持し又は把持を解除す
るグリッパ部を備えることを特徴とする請求項１記載の
自動搾乳機。