DE20112052U1 - Milking teat for cows has individual pressure sensors - Google Patents
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Abstract
Description
GRÜNECKER KINKELDEYGRÜNEECKER KINKELDEY
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Melkvorrichtung mit mindestens einem Melkbecher, der einen Innenraum zur Aufnahme der Zitze eines zu melkenden Tieres durch eine Öffnung des Melkbechers sowie einen von dem Innenraum durch ein Zitzengummi getrennten Pulsraum aufweist, der mit einer Unterdruckquelle verbindbar ist.The present invention relates to a milking device with at least one milking cup, which has an interior space for receiving the teat of an animal to be milked through an opening of the milking cup and a pulse chamber separated from the interior space by a teat rubber, which can be connected to a vacuum source.
Beim Melken von Tieren kommen üblicherweise Melkbecher zum Einsatz, welche einen Innenraum zur Aufnahme der Zitze eines zu melkenden Tieres aufweisen, der umfänglich von einem Zitzengummi umgeben ist. Als Zitzengummi wird eine Membran bezeichnet, die aus einem elastischen Material gebildet ist. Dieses muss nicht zwangsläufig Gummi sein. Das Zitzengummi trennt den Innenraum von einem Pulsraum, welcher umfänglich von dem Melkbechergehäuse umgeben ist. Der Pulsraum kommuniziert regelmäßig über Schläuche mit einer Unterdruckquelle. Beim Ermelken von Milch wird in dem Pulsraum in der sogenannten Saugphase zunächst ein Unterdruck erzeugt, der nachfolgend in der sogenannten Entlastungsphase vermindert wird. In dieser Entlastungsphase kollabiert das in der Saugphase radial nach außen gezogene Zitzengummi. Die ermolkene Milch wird über eine mit dem Innenraum kommunizierende Milchleitung abgezogen. Über diese Milchleitung wird in dem Innenraum unterhalb der Zitze regelmäßig ein Unterdruck erzeugt, durch welchen ermolkene Milch aus dem Melkbecher abgesogen wird.When milking animals, teat cups are usually used which have an interior space to accommodate the teat of the animal to be milked, which is surrounded on all sides by a teat cup liner. A teat cup liner is a membrane made of an elastic material. This does not necessarily have to be rubber. The teat cup liner separates the interior space from a pulse chamber, which is surrounded on all sides by the teat cup housing. The pulse chamber regularly communicates with a vacuum source via hoses. When milk is milked, a vacuum is initially generated in the pulse chamber in the so-called suction phase, which is subsequently reduced in the so-called relief phase. In this relief phase, the teat cup liner, which was pulled radially outwards during the suction phase, collapses. The milked milk is drawn off via a milk line that communicates with the interior space. A vacuum is regularly generated in the interior space below the teat via this milk line, through which milked milk is sucked out of the teat cup.
Das Druckprofil sowie der absolute Druck in der Saug- und der Entlastungsphase in dem Pulsraum werden gesteuert. Üblicherweise weist hierzu jedes Melkzeug, welches Melkbecher in einer der Anzahl der Zitzen des zu melkenden Tieres aufweist, einen Pulsator auf. Mit dem eingestellten Druckdifferenzprofil, d.h. der Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Pulsraum und der zeitlichen Abfolge dieser Druckdifferenz wird die Abgabe von Milch beim Melken eines Tieres stimuliert. Zunächst kann in einer sogenannten Anrüstphase eine spezifische Bewegung des Zitzengummis aufgeprägt wird, welche die Bereitschaft zur Milchabgabe bei dem Tier erhöht. Danach folgt die Einstellung eines sich zeitlich ändernden zyklisch wiederkehrenden Druckprofils zumThe pressure profile and the absolute pressure in the suction and relief phases in the pulsation chamber are controlled. Usually, every milking unit that has teat cups in one of the number of teats of the animal to be milked has a pulsator. The set pressure difference profile, i.e. the pressure difference between the interior and the pulsation chamber and the temporal sequence of this pressure difference, stimulates the release of milk when milking an animal. First, in a so-called preparation phase, a specific movement of the teat rubber can be imposed, which increases the animal's willingness to release milk. This is followed by the setting of a time-changing, cyclically recurring pressure profile for
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Abziehen der Milch. Die Einstellung erfolgt jeweils im Hinblick auf die gewünschte Bewegung des Zitzengummis. In der Entlastungsphase drückt dieses insbesondere umfänglich gegen die Zitze, wohin gegen in der Saugphase die Zitze in Umfangsrichtung gedehnt wird.Drawing off the milk. The adjustment is made in each case with regard to the desired movement of the teat rubber. In the relief phase, this presses particularly against the teat circumferentially, whereas in the sucking phase the teat is stretched circumferentially.
Mit zunehmender Automatisierung und dem verstärkten Einsatz von Fremdarbeitskräften sowie beim Melken, insbesondere von Kühen mit automatischen Melkverfahren ohne menschliche Kontrolle, steigt der Wunsch nach automatischer Kontrolle der wichtigsten Funktionen in einer Melkanlage. Zu diesen wichtigen Funktionen gehören u. a. auch die Druckbedingungen in dem Zitzenbecher, insbesondere der von dem Zitzengummi auf die Zitze wirkende Radialdruck.With increasing automation and the increased use of external workers and milking, especially of cows with automatic milking processes without human supervision, the desire for automatic control of the most important functions in a milking system is increasing. These important functions include, among others, the pressure conditions in the teat cup, in particular the radial pressure exerted by the teat liner on the teat.
In dem Bemühen nach einer möglichst automatischen Kontrolle der wichtigsten Funktionen ist es zunächst naheliegend, die Steuersignale in dem Pulsator zu überwachen, um hierdurch Rückschlüsse auf die Druckverhältnisse in dem Zitzenbecher zu ermöglichen. Eine derartige Kontrolle gibt jedoch ausschließlich die elektrischen Steuersignale wieder, nicht aber die tatsächlichen Druckbedingungen im Zitzenbecher. In dem Zitzenbecher eingebaute Drucksensoren lassen ebenfalls nur mittelbar einen Schluss auf die Bewegung des Zitzengummis zu, was zu Fehlbeurteilungen der tatsächlichen Bewegung des Zitzengummis führen kann. Insbesondere Alterungsprozesse an dem Zitzengummi können dazu führen, dass einmal als richtig eingestellte Sollwerte nicht mehr erreicht werden. Ein derartiges Verhalten kann jedoch anhand der gemessenen Druckwerte in den einzelnen Druckräumen nicht oder nur unzureichend festgestellt werden. Auch besteht das Problem der Beeinträchtigung bzw. Beschädigung der empfindlichen Drucksensoren unter den rauen Bedingungen in der Praxis.In an effort to control the most important functions as automatically as possible, it is initially obvious to monitor the control signals in the pulsator in order to draw conclusions about the pressure conditions in the teat cup. However, such a control only shows the electrical control signals and not the actual pressure conditions in the teat cup. Pressure sensors built into the teat cup also only allow an indirect conclusion to be drawn about the movement of the teat rubber, which can lead to incorrect assessments of the actual movement of the teat rubber. In particular, aging processes on the teat rubber can lead to target values that were once set correctly no longer being achieved. However, such behavior cannot be determined, or can only be determined inadequately, on the basis of the pressure values measured in the individual pressure chambers. There is also the problem of the sensitive pressure sensors being impaired or damaged under the harsh conditions in practice.
Aus der DE-A-198 02 887 ist eine Messeinrichtung bekannt, die durch die Öffnung in den Innenraum eines Melkbechers einführbar ist. Diese Messeinrichtung weist eine der Geometrie der Zitze nachgebildete „Messzitze" auf, welche an ihrer Umfangsfläche zur räumlichen Auflösung eines Drucksignals auf die „Messzitze" auf einen Grundkörper aufgebrachte Folienplatinen hat. Diese sind mit einer Schaumstoffschicht bedeckt und mit einer Schutzschicht überzogen. Die vorbekannte Messeinrichtung ist verhältnismäßig aufwendig im Aufbau und muss in regelmäßigen Abständen zur Überprüfung derFrom DE-A-198 02 887 a measuring device is known which can be inserted through the opening into the interior of a milking cup. This measuring device has a "measuring teat" which is modelled on the geometry of the teat and which has foil plates applied to a base body on its peripheral surface for the spatial resolution of a pressure signal on the "measuring teat". These are covered with a layer of foam and coated with a protective layer. The previously known measuring device is relatively complex in its construction and must be checked at regular intervals to ensure the
Melkvorrichtung zum Einsatz gebracht werden. Diese zeitlichen Abstände müssen von dem Bedienpersonal festgelegt und überwacht werden.Milking equipment must be used. These time intervals must be determined and monitored by the operating personnel.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Melkvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein Fehlverhalten des Zitzengummis bei zwischen dem Innenraum und dem Pulsraum wirkenden Druckdifferenzprofil zuverlässiger erkannt werden kann.The present invention is based on the problem of specifying a milking device of the type mentioned at the beginning, with which a malfunction of the teat rubber can be detected more reliably in the case of a pressure difference profile acting between the interior and the pulse space.
Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung die eingangs genannte Melkvorrichtung durch einen die Bewegung des Zitzengummis in Folge eines sich zeitlich ändernden Druckdifferenzprofils zwischen dem Innenraum und dem Pulsraum unmittelbar erfassenden Sensor weitergebildet, der fest in dem Melkbecher angeordnet ist.To solve the above problem, the present invention further develops the milking device mentioned at the outset by a sensor which directly detects the movement of the teat rubber as a result of a time-changing pressure difference profile between the interior and the pulse space and which is fixedly arranged in the teat cup.
Bei der erfindungsgemäßen Melkvorrichtung befinden sich Mittel zur Erfassung des Zitzengummiverhaltens fest in dem Melkbecher angeordnet. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird mit dem Messsensor jedoch die Bewegung des Zitzengummis unmittelbar erfasst. Hierdurch ist es möglich, ein Fehlverhalten des Zitzengummis zuverlässig zu ermitteln und anzugeben. Ein Fehlverhalten des Zitzengummis kann im Gegensatz zu dem Fall, bei dem das Verhalten aufgrund der jeweiligen Drucksignale aus dem Zitzenraum einerseits und dem Pulsraum andererseits mittelbar ermittelt wird, zuverlässiger festgestellt werden.In the milking device according to the invention, means for detecting the teat rubber behavior are arranged in the milking cup. In contrast to the prior art, however, the movement of the teat rubber is detected directly with the measuring sensor. This makes it possible to reliably determine and indicate any malfunction of the teat rubber. In contrast to the case in which the behavior is determined indirectly based on the respective pressure signals from the teat area on the one hand and the pulse area on the other, any malfunction of the teat rubber can be determined more reliably.
In besonders einfacher Weise ist die erfindungsgemäße Melkvorrichtung dadurch weitergebildet, dass der Sensor in dem Zitzengummi angeordnet ist, wobei es im Hinblick auf hygienische Anforderungen und ein leichtes Reinigen des Zitzengummis weiterhin zu bevorzugen ist, den Sensor in dem Zitzengummi einvulkanisiert vorzusehen.The milking device according to the invention is further developed in a particularly simple manner in that the sensor is arranged in the teat rubber, wherein with regard to hygienic requirements and easy cleaning of the teat rubber it is further preferable to provide the sensor vulcanized in the teat rubber.
Ein besonders robuster Sensor wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung durch einen induktiven Messsensor geschaffen, der mit einem magnetischem Signalgeber zusammenwirkt, welcher mit dem Zitzengummi verbunden ist.According to a preferred development of the present invention, a particularly robust sensor is created by an inductive measuring sensor which interacts with a magnetic signal transmitter which is connected to the teat rubber.
Alternativ kann der Sensor auch durch einen optischen Sensor gebildet sein. WeiterAlternatively, the sensor can also be formed by an optical sensor. Continue
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alternativ kann der Sensor auch durch einen Dehnungsmessstreifen gebildet sein. Ein Dehnungsmessstreifen bietet den weiteren Vorteil, dass dieser an einer beliebigen Stelle in oder an dem Zitzengummi angeordnet werden kann und dass bei einen an dem Zitzengummi befestigten Dehnungsmessstreifen das normale Verhalten des Zitzengummis ohne Sensor im wesentlichen erhalten bleibt.Alternatively, the sensor can also be formed by a strain gauge. A strain gauge offers the additional advantage that it can be placed anywhere in or on the teat rubber and that, with a strain gauge attached to the teat rubber, the normal behavior of the teat rubber without a sensor is essentially maintained.
Die bevorzugte Weiterbildung gemäß Anspruch 7 erlaubt eine unmittelbare, vorzugsweise akustische Erkennung eines Fehlverhaltens beim Zitzengummi. Gemäß dieser Weiterbildung ist der Sensor eines Melkbechers mit dem Pulsator der Melkeinrichtung verbunden. Der Pulsator stellt das gewünschte Druckdifferenzprofil ein. Dem Pulsator ist ein Speicher zugeordnet, in dem das Verhalten des Zitzengummis in Folge eines Druckdifferenzprofiles als Referenzwert hinterlegt ist. Es können für vorbestimmte Druckdifferenzprofile vorbestimmte Referenzwerte hinterlegt sein. Auch können für sämtliche erdenkliche Druckdifferenzprofile Referenzwerte hinterlegt sein. Ferner weist die Melkvorrichtung gemäß dieser bevorzugten Weiterbildung eine Auswerteeinrichtung auf, in welcher der für das jeweilige Druckdifferenzprofil zutreffende Referenzwert mit dem aktuell von dem Sensor gemessenen Wert verglichen wird. Liegt der gemessene Wert außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches um den Referenzwert, so erzeugt die Auswerteeinrichtung ein Signal, welches eine Zitzengummifehlfunktion angibt. Dieses Signal ist vorzugsweise ein akustisches Signal.The preferred development according to claim 7 allows immediate, preferably acoustic, detection of a teat rubber malfunction. According to this development, the sensor of a teat cup is connected to the pulsator of the milking device. The pulsator sets the desired pressure difference profile. The pulsator is assigned a memory in which the behavior of the teat rubber as a result of a pressure difference profile is stored as a reference value. Predetermined reference values can be stored for predetermined pressure difference profiles. Reference values can also be stored for all conceivable pressure difference profiles. Furthermore, the milking device according to this preferred development has an evaluation device in which the reference value applicable to the respective pressure difference profile is compared with the value currently measured by the sensor. If the measured value is outside a predetermined tolerance range around the reference value, the evaluation device generates a signal which indicates a teat rubber malfunction. This signal is preferably an acoustic signal.
Üblicherweise sind mehrere Melkbecher zu einem Melkzeug für das zu melkende Tier zusammengefasst. Es sind Melkbecher der Anzahl der Zitzen des zu melkenden Tieres in einem Melkzeug üblicherweise vorgesehen. Das Zitzengummifehlfunktion angebende Signal kann vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass es einem bestimmten Melkbecher des Melkzeuges zugeordnet ist. Mit anderen Worten weist jeder Melkbecher einen Sensor auf, es wird aber zu jedem Melkbecher im Falle einer Fehlfunktion ein bestimmtes Signal erzeugt, welches von den Signalen zu den anderen Melkbechern unterscheidbar ist.Usually, several teat cups are combined to form a milking cluster for the animal to be milked. There are usually teat cups corresponding to the number of teats of the animal to be milked in a milking cluster. The signal indicating a teat rubber malfunction can preferably be designed in such a way that it is assigned to a specific teat cup of the milking cluster. In other words, each teat cup has a sensor, but in the event of a malfunction, a specific signal is generated for each teat cup, which can be distinguished from the signals for the other teat cups.
Vorzugsweise ist eine derartige Melkvorrichtung derart weitergebildet, dass mit der Melkeinrichtung zwischen einer Zitzengummifehlfunktion einerseits und einer Fehlfunktion an dem Pulsator andererseits unterschieden werden kann. Hierzu ist jeweils jederPreferably, such a milking device is further developed in such a way that the milking device can distinguish between a teat rubber malfunction on the one hand and a malfunction of the pulsator on the other. For this purpose, each
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Sensor mit der Auswerteeinrichtung verbunden. Diese wiederum gibt ein eine Pulsatorfehlfunktion angebendes Signal aus, sofern die gemessenen Werte zu jedem Melkbecher außerhalb von Toleranzbereichen um die jeweiligen Referenzwerte liegen. Dieser Weiterbildung liegt die Annahme zugrunde, dass bei einer Fehlfunktion sämtlicher Zitzengummis eines Melkzeuges der Fehler nicht durch die Zitzengummis selbst oder die zuführenden Leitungen verursacht wird, sondern vielmehr das erforderliche Druckdifferenzprofil tatsächlich nicht von dem Pulsator in den jeweiligen Melkbechern erzeugt wird bzw. über einen Verbindungsschlauch an die Melkbecher störungsfrei weitergeleitet wird.Sensor connected to the evaluation device. This in turn emits a signal indicating a pulsator malfunction if the measured values for each teat cup are outside the tolerance ranges around the respective reference values. This development is based on the assumption that if all of the teat rubbers in a milking unit malfunction, the error is not caused by the teat rubbers themselves or the supply lines, but rather that the required pressure difference profile is not actually generated by the pulsator in the respective teat cups or is transmitted to the teat cups without interference via a connecting hose.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt die einzige Figur eine Längsschnittansicht durch einen Melkbecher einer Einrichtung zur Überprüfung der ZitzengummibewegungFurther details, advantages and features of the present invention emerge from the following description of an embodiment in conjunction with the drawing. In this, the only figure shows a longitudinal section through a milking cup of a device for checking the teat rubber movement
Der Melkbecher weist ein äußeres Gehäuse 2 und ein Zitzengummi 4 auf. Das Zitzengummi 4 umgibt einen Innenraum 6. Zwischen dem äußeren Gehäuse 2 und dem Zitzengummi 4 befindet sich ein Pulsraum 8, der mit einer Quelle für Unterdruck verbunden ist. Hierzu sind bei einer Melkanlage regelmäßig Leitungen vorgesehen, die unter Zwischenschaltung von Steuerventilen den Pulsraum 8 mit der Unterdruckquelle verbinden. Zum Einführen einer Zitze eines zu melkenden Tieres in den Innenraum 6 weist dieser eine Öffnung 9 auf.The milking cup has an outer housing 2 and a teat rubber 4. The teat rubber 4 surrounds an interior space 6. Between the outer housing 2 and the teat rubber 4 there is a pulse chamber 8 which is connected to a source of negative pressure. For this purpose, lines are usually provided in a milking system which connect the pulse chamber 8 to the source of negative pressure with the interposition of control valves. The interior space 6 has an opening 9 for inserting a teat of an animal to be milked into the interior space 6.
Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein induktiver Sensor 10 in das Material des Zitzengummis 4 einvulkanisiert. Der induktive Sensor befindet sich etwa am Ende des unteren Drittels des Melkbechers. Gegenüberliegend zu dem induktiven Sensor 10 ist ein magnetischer Signalgeber 12 gleichfalls in das Zitzengummimaterial eingearbeitet. In the embodiment shown in the figure, an inductive sensor 10 is vulcanized into the material of the teat rubber 4. The inductive sensor is located approximately at the end of the lower third of the milking cup. Opposite the inductive sensor 10, a magnetic signal generator 12 is also incorporated into the teat rubber material.
Das Zitzengummi 4 ist aus einem elastischen Material gebildet und gleicht Änderungen der Druckdifferenz zwischen dem Pulsraum 8 und dem Innenraum 6 durch Bewegung aus. In der Figur ist das Zitzengummi 4 in einer Lage gezeigt, die das Zitzengummi in etwa in der Saugphase einnimmt. In der Entlastungsphase nähern sich die WandungenThe teat rubber 4 is made of an elastic material and compensates for changes in the pressure difference between the pulse chamber 8 and the interior 6 by movement. In the figure, the teat rubber 4 is shown in a position that the teat rubber assumes approximately in the suction phase. In the relief phase, the walls approach
des Zitzengummis einander an, wodurch der Abstand zwischen dem induktiven Sensor 10 und dem magnetischen Signalgeber 12 verringert wird. Der induktive Sensor 10 kann derart vorbereitet sein, dass er ein Signal bei Unterschreiten eines bestimmten Minimalabstandes zwischen dem Sensor 10 und dem Signalgeber 12 absetzt. Mit Hilfe dieses Signals wird das Verhalten des Zitzengummis bei wechselnden Druckdifferenzen zwischen Puls- und Innenraum bestimmt, welches ein Maß für die elastischen Eigenschaften ist und den Zustand des Zitzengummis ist.of the teat rubber to each other, whereby the distance between the inductive sensor 10 and the magnetic signal generator 12 is reduced. The inductive sensor 10 can be prepared in such a way that it sends a signal when a certain minimum distance between the sensor 10 and the signal generator 12 is undershot. With the help of this signal, the behavior of the teat rubber with changing pressure differences between the pulse and interior space is determined, which is a measure of the elastic properties and the condition of the teat rubber.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030403 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GEA WESTFALIASURGE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: WESTFALIA LANDTECHNIK GMBH, 59302 OELDE, DE Effective date: 20030915 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20041018 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GEA WESTFALIASURGE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: WESTFALIASURGE GMBH, 59302 OELDE, DE Effective date: 20050624 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20070830 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GEA WESTFALIASURGE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: WESTFALIASURGE GMBH, 59199 BOENEN, DE Effective date: 20081125 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20100202 |