Манипулятор доения

 

Изобретение относится к манипуляторам доильных аппаратов в доильных установках. Манипулятор доения включает автомат управления, исполнительный механизм и подвеску и является переносным, а подвеска выполнена в виде дуги с элементами копирования поперечного профиля тела животного, соединенной одним концом с помощью быстродействующей телескопической связи с исполнительным механизмом, выполненным в виде гофрированной трубки, заключенной в ограждение. Исполнительный механизм связан с коллектором гибкой тягой, расположенной в U-образной направляющей, смонтированной на ограждении гофрированной трубки и оснащенной улавливателем доильных стаканов, выполненным в виде кольца. Удобен и надежен в эксплуатации, позволяет полностью устранить передержки доильного аппарата на вымени, снизить заболеваемость коров маститами, применим на всех видах ферм и доильных установок. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к манипуляторам доения.

Известны манипуляторы доения, включающие датчик, блок управления и исполнительный механизм [1].

Указанные манипуляторы доения сложны по конструкции и надежны в эксплуатации.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению, его прототипом, является манипулятор доения, включающий в качестве основных узлов автомат управления, исполнительный механизм и гибкую подвеску [2].

Недостатком указанного манипулятора является то, что исполнительный механизм, выполненный в виде гофрированного шланга, один конец которого прикреплен к коллектору доильного аппарата, а другой при доении должен прикрепляться к полу стойла или боковым стойкам (ограждениям) стойлового оборудования, создает громоздкость и неудобство в эксплуатации.

То же самое можно сказать и в отношении гибкой подвески, один конец которой закреплен на коллекторе, а другой - при доении должен прикрепляться с помощью специальных захватов к натянутой поперек стойл струне (проволоке, тросу и др.).

Если же закрепить гибкую подвеску на теле животного, то, чтобы доильный аппарат мог висеть на подвеске, ее необходимо опоясывать вокруг тела животного, что довольно сложно и неудобно. Поэтому манипуляторы такого типа могут применяться в основном для доения коров на доильных площадках или доильных установках в качестве стационарных устройств.

Кроме того, автомат управления, выполненный на базе серийного поплавкового пневмодатчика с логическим элементом ИЛИ, или без него, и включающий корпус, внутри которого движется шток, загруженный снаружи подведенными к нему штангами, снижает эксплуатационную надежность манипулятора из-за дополнительного воздействия шлангов своим весом на работу поплавкового пневмодатчика.

Целью изобретения является повышение удобства и надежности в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в манипуляторе доения, включающем в качестве основных узлов автомат управления, исполнительный механизм и подвеску, последняя выполнена в виде дуги с элементами копирования поперечного профиля тела животного, один конец которой соединен с исполнительным механизмом, а другой - свободный - в целях безопасности обслуживания животных, выполнен в виде округлой бобышки.

Исполнительный механизм выполнен в виде заключенной в ограждение гофрированной трубки, прикрепленной одним концом к верхней торцевой части ограждения, а другим - с помощью гибкой тяги, размещенной в U-образной направляющей, - к коллектору доильного аппарата. При этом один конец U-образной направляющей прикреплен к нижней торцевой части ограждения гофрированной трубки, а над другим расположено прикрепленное к ограждению с помощью кронштейна улавливающее доильные стаканы кольцо.

Для лучшей самоустановки и фиксации подвески на теле животного подвеска смонтирована с исполнительным механизмом таким образом, что центр тяжести устройства расположен в вертикальной плоскости продольной оси симметрии животного.

С целью регулирования установки доильного аппарата по высоте из-за неодинаковой высоты расположения вымени у животных в силу таких факторов как порода, возраст и др., подвеска соединена с исполнительным механизмом посредством быстродействующей телескопической связи, включающей герметично смонтированную на исполнительном механизме втулку и расположенный в ней с возможностью перемещения выполненный прямолинейным конец дуги подвески, причем нижний конец втулки размещен внутри гофрированной трубки на участке сжатых гофр, занимаемом гофрами в результате сжатия гофрированной трубки, и заглушен, а верхний конец втулки - открытый - выступает над верхней торцевой частью ограждения гофрированной трубки и снабжен фиксатором хода подвески в виде стопорного винта с поворотной ручкой.

С целью повышения удобства обслуживания животных и эксплуатационной надежности автомата управления путем "разгрузки" штока поплавкового пневмодатчика от шлангов, соединявших головку штока с исполнительным механизмом, и избавления от трудновыполнимых продольных отверстий в штоке, в корпусе, в котором расположен шток, выполнены две изолированные одна от другой посредством разделяющей их перемычки камеры: верхняя и нижняя, причем верхняя камера соединена с вакуумпроводом, а нижняя - с исполнительным механизмом, а на штоке выполнена проточка, ширина которой превышает высоту разделяющей перемычки между камерами, при этом сам автомат управления смонтирован на ручке доильной аппаратуры.

На фиг. 1 изображен общий вид предложенного манипулятора. На фиг. 2 - автомат управления доением. На фиг. 3 - исполнительный механизм с доильным аппаратом и улавливающим доильные стаканы кольцом, связь подвески с исполнительным механизмом. На фиг. 4, 5 и 6 - схемы работы автомата управления с "разгруженным" штоком.

Манипулятор доения включает: автомат управления 1 (фиг. 1, 2), подвеску 2, исполнительный механизм 3 (фиг. 1, 3) и доильную аппаратуру, включающую ручку 4 (фиг. 1, 2), пульсатор 5, доильный аппарат с доильными стаканами 6 (фиг. 1, 3) и коллектором 7 и соединительные вакуумные и молочные шланги: магистральный вакуумный шланг 8 (фиг. 1, 2), магистральный молочный шланг 9, шланг переменного вакуума 10 (фиг. 1, 3), шланг периодического вакуума 11 и молочный шланг 12.

В состав узлов входят следующие детали: 13 - шток автомата управления (фиг. 2, 4 - 6), 14 - корпус штока автомата управления (фиг. 4), 15 - верхняя вакуумная камера, 16 - вакуумный патрубок верхней вакуумной камеры, 17 - вакуумпровод (фиг. 1, 2), 18 - нижняя вакуумная камера (фиг. 4), 19 - вакуумный патрубок нижней вакуумной камеры, 20 - проточка штока, 21 - скоба, 22 - головка штока, 23 - верхняя молочная камера, 24 - молочный патрубок верхней молочной камеры, 25 - нижняя молочная камера, 26 - молочный патрубок нижней молочной камеры, 27 - молокопровод (фиг. 1, 2), 28 - поплавок (фиг. 4), 29 - клапан, 30 - направляющее гнездо клапана, 31 - округлая бобышка свободного конца дуги подвеска (фиг. 1), 32 - быстродействующая телескопическая связь подвески с исполнительным механизмом (фиг. 1, 3), 33 - ограждение гофрированной трубки, 34 - гофрированная трубка, 35 - гибкая тяга, 36 - U-образная направляющая гибкой тяги, 37 - улавливатель доильных стаканов; детали быстродействующей телескопической связи: 38 - втулка, 39 - прямолинейный конец дуги подвески, 40 - фиксатор хода подвески (стопорный винт).

Автомат управления 1 (фиг. 1, 2) выполнен в виде поплавкового пневмодатчика, включающего шток 13 (фиг. 2, 4), расположенный в корпусе 14 (фиг. 4), имеющем верхнюю вакуумную камеру 15, соединенную через патрубок 16 и магистральный вакуумный шланг 8 (фиг. 1, 2) с вакуумпроводом 17, и нижнюю вакуумную камеру 18 (фиг. 4), соединенную через патрубок 19 и шланг периодического вакуума 11 (фиг. 1, 3) с исполнительным механизмом 3.

Для соединения вакуумных камер 15 и 18 (фиг. 4) между собой в процессе работы на штоке 13 выполнена проточка 20, превышающая по ширине расстояние (перемычку) между камерами. Корпус 14 оборудован скобой 21, а шток 13 - головкой 22, за которую шток 13 удерживается скобой 21 в исходном (стартовом) положении.

К основным узлам и деталям поплавкового пневмодатчика относятся, кроме того, верхняя молочная камера 23, соединенная посредством патрубка 24 и молочного шланга 12 (фиг. 1, 3) с коллектором 7 доильного аппарата, и нижняя молочная камера 25 (фиг. 4), которая посредством патрубка 26 и магистрального молочного шланга 9 (фиг. 1, 2) соединена с молокопроводом 27. В нижней молочной камере 25 (фиг. 4) расположен поплавок 28, который с помощью клапана 29 соединен со штоком 13.

Верхняя и нижняя молочные камеры 23 и 25, служащие составляющими элементами молочной магистрали, проходящей от доильных стаканов 6 (фиг. 1) доильного аппарата до молокопровода 27, сообщаются между собой через направляющее гнездо 30 (фиг. 4) клапана 29.

Клапан 29, хотя бы частично, находится одновременно в верхней молочной камере 23, направляющем гнезде 30 и нижней молочной камере 25 и выполнен с возможностью перекрытия в процессе работы направляющего гнезда 30.

Автомат управления 1 (фиг. 1, 2) смонтирован на ручке 4 доильной аппаратуры. Такая конструкция основных узлов и деталей автомата управления, ликвидирующая наличие шлангов на головке штока, соединяющих непосредственно шток пневмодатчика с исполнительным механизмом, путем переноса шлангов с подвижного штока на неподвижный корпус штока, позволяет "разгрузить" шток и устранить негативное влияние шлангов на работу манипулятора.

И, как следствие переноса шлангов на корпус штока, наличие двух вакуумных камер в корпусе позволило упростить конструкцию штока, исключив наличие технологически трудновыполнимых продольных отверстий в штоке и заменив их обычной наружной проточкой.

Доработка конструкции только автомата управления позволяет добиться более четкой и стабильной работы манипулятора на всех заданных режимах, снизить массу манипулятора, повысить удобство обслуживания и производительность труда доярок.

Подвеска 2 выполнена в виде дуги с элементами копирования поперечного профиля тела животного. Для лучшей фиксации подвески 2 на теле животного и безопасности обслуживания один конец подвески 2 оканчивается бобышкой 31 (фиг. 1). Другой конец подвески 2 соединен посредством быстродействующей телескопической связи 32 с исполнительным механизмом 3. При этом подвеска 2 с исполнительным механизмом 3 смонтированы между собой таким образом, что центр тяжести устройства расположен в вертикальной плоскости продольной оси симметрии животного, что способствует правильной самоустановке манипулятора на теле животного.

Исполнительный механизм 3 выполнен в виде заключенной в ограждение 33 (фиг. 1, 3) гофрированной трубки 34, один конец которой прикреплен к верхней торцевой части ограждения 33, а другой - с помощью гибкой тяги (леска, тросик и др.) 35, размещенной в U-образной направляющей 36, соединен с корпусом коллектора 7 доильного аппарата. Один конец U-образной направляющей 36 прикреплен к нижней торцевой части ограждения 33 гофрированной трубки 34, а над другим расположено прикрепленное к ограждению 33 с помощью кронштейна улавливающее доильные стаканы 6 кольцо 37.

Быстродействующая телескопическая связь 32 между подвеской 2 и исполнительным механизмом 3 включает герметично смонтированную на исполнительном механизме 3 втулку 38 и расположенный в ней с возможностью перемещения выполненный прямолинейным конец 39 дуги подвески 2.

При этом нижний конец втулки 38 размещен внутри гофрированной трубки 34 исполнительного механизма 3 на участке сжатых гофр, занимаемом гофрами в результате сжатия гофрированной трубки 34, и заглушен, а верхний конец втулки 38 - открытый - выступает над верхней торцевой частью ограждения 33 гофрированной трубки 34 и снабжен фиксатором 40 хода подвески 2, выполненным в виде стопорного винта с поворотной ручкой.

Нижний конец втулки 38, расположенный внутри гофрированной трубки 34 на участке сжатых гофр, одновременно служит для исключения радиальной деформации гофр в процессе сжатия (сокращения) гофрированной трубки 34 под действием вакуума, так как гофры в этом случае нанизывается на втулку 38.

Благодаря наличию быстродействующей телескопической связи 32 между исполнительным механизмом 3 и подвеской 2, исполнительный механизм 3, а следовательно, и доильный аппарат имеет возможность регулирования его установки по высоте, что позволяет оператору машинного доения быстро установить доильный аппарат в необходимое по высоте исходное положение. Необходимость в этом возникает в связи с тем, что у животных высота расположения вымени имеет отклонения в ту или другую сторону от среднего ее значения ("номинала"), обусловленные такими факторами как порода, возраст, условия выращивания и др.

Технологический процесс доения животных с помощью предложенного манипулятора и его работа осуществляется следующим образом. Оператор навешивает на животное подвеску 2 (фиг. 1), оснащенную доильным аппаратом и исполнительным механизмом 3, закрепляет ручку 4 доильной аппаратуры с автоматом управления 1 на молочно-вакуумном кране, фиксирует шток 13 (фиг. 2, 4), скобой 21 (фиг. 4) в исходном положении и, установив с помощью быстродействующей телескопической связи 32 (фиг. 1, 3) посредством стопорного винта 40 доильный аппарат на оптимальной высоте (при необходимости), надевает его на подготовленное для доения вымя животного.

В стартовом положении пневмодатчика, когда шток 13 (фиг. 4) удерживается за головку 22 скобой 21 в исходном положении, исполнительный механизм 3 (фиг. 1) манипулятора обеспечивает его работоспособность в начальный период процесса доения (фиг. 4).

При увеличении интенсивности молокоотдачи до 400 мл/мин шток 13 пневмодатчика под действием поплавка 28 приподнимается вверх, скоба 21 занимает нерабочее положение (фиг. 4 - изображено пунктиром), а пневмодатчик переходит в режим автоматического контроля за процессом доения (фиг. 4, 5 и 6).

При снижении потока молока, одной из причин которого может быть "наползание" доильных стаканов 6 (фиг. 1) на соски вымени и пережатие молочных протоков сосков вымени, шток 13 (фиг. 4) пневмодатчика опускается вниз в корпусе 14 и посредством своей проточки 20 (фиг. 5) делает сообщающимися верхнюю вакуумную камеру 15, соединенную с вакуумпроводом 17 (фиг. 1), и нижнюю вакуумную камеру 18 (фиг. 5), связанную с исполнительным механизмом 3 (фиг. 1), в результате чего гофрированная трубка 34 исполнительного механизма 3, сжимаясь под действием создавшегося в ней вакуума, оттягивает посредством гибкой тяги 35 доильный аппарат за коллектор 7 усилением 2,5...3,0 кг, обеспечивая выполнение операций машинного додаивания (фиг. 5).

Если поток молока возрастает, шток 13 под действием поплавка 28 (фиг. 4) пневмодатчика приподнимается вверх, вследствие чего вакуумные камеры 15 и 18 корпуса 14 разобщаются, натяжение со стороны исполнительного механизма 3 (фиг. 1) ослабевает, и доение происходит в обычном режиме.

Когда поток молока снижается до 200 мл/мин, шток 13 (фиг. 4) пневмодатчика автомата управления 1 (фиг. 1) под действием поплавка 28 (фиг. 4), опускается в корпусе 14 вниз; в то же время клапан 29 (фиг. 6), опускаясь на свое направляющее гнездо 30, разобщает верхнюю молочную камеру 23 (фиг. 4) от нижней молочной камеры 25, т.е. перекрывает собой молочную магистраль (фиг. 6), в результате чего подсосковые камеры доильных стаканов 6 (фиг. 1) отключаются от действия вакуума, а при опускании вниз штока 13 (фиг. 6) верхняя вакуумная камера 15 корпуса 14 посредством проточки 20 штока 13 сообщается с нижней вакуумной камерой 18, и исполнительный механизм 3 (фиг. 1) под действием вакуума, создавшегося в гофрированной трубке 34, легко снимает доильный аппарат с вымени животного, который спадает на кольцо 37, улавливающее доильные стаканы 6.

После выдаивания первой коровы оператор, не снимая ручку доильной аппаратуры с молочно-вакуумного крана, перевешивает подвеску с исполнительным механизмом и доильным аппаратом на соседнюю корову. Каждая последующая пара коров выдаивается по принятой оператором схеме очередности.

Благодаря конструкции подвески 2, выполненной в виде дуги, копирующей в той или иной степени поперечный профиль тела животного, и способу монтажа на ней исполнительного механизма 3 с доильным аппаратом и улавливателем 37 доильных стаканов 6, предусматривающему расположение центра тяжести устройства в вертикальной плоскости продольной оси симметрии животного, подвеска при установке ее на круп животного в области пояснично-крестцовых выступов впадин входит с ними в "зацепление" и способствует правильной самоустановке манипулятора на теле животного.

В предложенном манипуляторе автомат управления процессом доения может быть применен, в принципе, любого типа: поплавкового, струйного, мембранного и др. и, в зависимости от своих технических характеристик и функциональных особенностей, а также тип доильных установок и способов доения (в молокопровод, в доильное ведро или молочную флягу с последующей подачей молока в молокопровод или без нее - при отсутствии молокопровода), может быть смонтирован в другом месте системы. В связи с этим, может измениться и компоновка других узлов и деталей системы, например, пульсатора 5, соединяемого посредством магистрального вакуумного шланга 8 с вакуумпроводом 17 с одной стороны и шланга переменного вакуума 10 с распределителем коллектора 7 - с другой.

Предложенный переносной манипулятор доения может применяться для доения животных в стойлах, летних лагерях и на пастбищах, на всех типах доильных установок, на общественных и семейных фермах, в крестьянских и фермерских хозяйствах непосредственно в молокопровод, а при соответствующей компоновке - и в доильные ведра или молочные фляги.

Применение предложенного устройства позволит полностью устранить передержки доильного аппарата на вымени животных, резко снизить заболеваемость коров маститом, значительно улучшить условия работы и повысить производительность труда обслуживающего персонала.

Формула изобретения

1. Манипулятор доения, включающий автомат управления, исполнительный механизм и подвеску, отличающийся тем, что подвеска выполнена в виде дуги с элементами копирования поперечного профиля тела животного, соединенной одним концом посредством быстродействующей телескопической связи с исполнительным механизмом так, что центр тяжести устройства расположен в вертикальной плоскости продольной оси симметрии животного, а исполнительный механизм выполнен в виде заключенной в ограждение гофрированной трубки, прикрепленной одним концом к верхней торцевой части ограждения, а другим с помощью гибкой тяги, размещенной в U-образной направляющей, - к коллектору доильного аппарата, при этом один конец U-образной направляющей прикреплен к нижней торцевой части ограждения гофрированной трубки, а над другим расположено прикрепленное к ограждению улавливающее доильные стаканы кольцо.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что быстродействующая телескопическая связь между подвеской и исполнительным механизмом включает герметично смонтированную на исполнительном механизме втулку и расположенный в ней с возможностью перемещения выполненный прямолинейным конец дуги подвески, причем нижний конец втулки размещен внутри гофрированной трубки исполнительного механизма на участке сжатых гофр, занимаемом гофрами в результате сжатия гофрированной трубки, и заглушен, а верхний - открытый - выступает над верхней торцевой частью ограждения гофрированной трубки и снабжен фиксатором хода подвески в виде стопорного винта с поворотной ручкой.

3. Манипулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в корпусе штока автомата управления выполнены две изолированные одна от другой посредством разделяющей их перемычки камеры: верхняя и нижняя, причем верхняя камера соединена с вакуум - проводом, а нижняя - с исполнительным механизмом, а на штоке выполнена проточка, ширина которой превышает высоту разделяющей перемычки между камерами, при этом сам автомат управления смонтирован на ручке доильной аппаратуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6