JP3374071B2 - 搾乳設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、被搾乳動物が位置
する搾乳区画が複数備えられ、前記搾乳区画夫々に対し
て、被搾乳動物の乳頭に対する搾乳具の着脱を自動的に
行う自動搾乳装置が設けられた搾乳設備に関する。 【０００２】 【従来の技術】かかる搾乳設備において、従来は、複数
の搾乳区画を直線状の縦列状態で１列に並べて設けてい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、複数の搾乳区画を直線状の縦列状態で１列に並べて
いたものであるから、各搾乳区画に設置してある自動搾
乳装置の管理や点検、又は、各搾乳区画における搾乳状
態の点検等のために作業者が移動する移動量が多くな
り、作業者の作業負担が重く、改善が臨まれていた。特
に、搾乳能力を向上する為に搾乳区画を多くさせるよう
にすると、上記した不都合が顕著となっていた。 【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、作業者の作業負担を軽減し得る
搾乳設備を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、複数の搾乳区画が、列間に作業域を形成す
る状態で２列状に設けられ、自動搾乳装置が列間に配置
されているので、作業者は、作業域において、両側の列
の搾乳区画に設置してある自動搾乳装置の管理や点検、
両側の列の搾乳区画における搾乳状態の点検等を行うこ
とができるようになり、少ない移動量でしかも効率よく
作業を行うことができる。従って、作業者の作業負担を
従来よりも軽減し得る搾乳設備を提供することができる
ようになった。又、搾乳区画に対する被搾乳動物の出入
りを両側の列で並行して行わせることができるので、搾
乳区画に対する被搾乳動物の出入りを効率よく行わせる
ことができるようになり、搾乳処理能力も向上させるこ
とができるようになった。 【０００６】また、請求項１に記載の特徴構成によれ
ば、各列毎に、複数の搾乳区画が並置され、各搾乳区画
における作業域側とは反対側に被搾乳動物の出入口が設
けられているので、作業者の作業の邪魔にならない状態
で、各列の複数の搾乳区画夫々に被搾乳動物を効率よく
出入りさせることができる。又、多数の搾乳区画を設け
ながらも、それらを直線状の縦列状態で１列に並べてい
た従来と比べて、作業者の作業の際の移動量を更に効果
的に少なくすることができるとともに、作業効率も更に
効果的に向上させることができる。従って、多数の搾乳
区画を設けながらも、作業者の作業負担を更に軽減する
ことができるとともに、搾乳処理能力を更に向上させる
ことができるようになった。 【０００７】また、請求項１に記載の特徴構成によれ
ば、搾乳手段が、搾乳具を被搾乳動物の乳頭に装着する
ための装着位置と、搾乳区画における作業域側の側方の
退避位置とに位置変更操作自在であるので、被搾乳動物
が搾乳区画に入るときや搾乳区画から出るときには、搾
乳手段を退避位置に位置させて、被搾乳動物の行動の邪
魔にならないようにすることができる。従って、搾乳区
画に対する被搾乳動物の出入りをスムーズに効率よく行
わせることができる。 【０００８】装着手段は、列方向に移動操作されて各搾
乳区画に対する操作位置に位置し、各操作位置におい
て、連係手段によって搾乳手段に連係されて、その搾乳
手段を装着位置に位置決めする。そして、装着位置に位
置決めされた搾乳手段は、搾乳具を被搾乳動物の乳頭に
装着する。装着手段により、複数の搾乳区画の搾乳手段
を順次位置決めさせることにより、複数の搾乳区画にお
いて並行して搾乳を実行することができる。つまり、搾
乳具を被搾乳動物の乳頭に装着すべき装着位置に位置決
めするための機能を備えた手段は複雑な構成となるの
で、高価なものとなる。そこで、複数の搾乳区画におい
て並行して搾乳を実行することができるように、搾乳具
を備えた搾乳手段は複数の搾乳区画の夫々に設けながら
も、搾乳具の位置決め機能を備えた装着手段を搾乳手段
とは別体にして、１台の装着手段によって複数の搾乳手
段を操作するように構成することにより、搾乳具の位置
決め機能を備えた高価な装着手段の設置台数を極力少な
くするようにしている。 【０００９】ちなみに、１台の装着手段によって複数の
搾乳手段を操作するように構成するに当たっては、搾乳
設備に設けた全搾乳区画の搾乳手段を対象にする必要は
なく、搾乳設備の一部の複数の搾乳区画の搾乳手段を対
象としてもよい。但し、この場合は装着手段を複数台設
けることになる。１台の装着手段によって操作する搾乳
手段の台数を多くするほど、装着手段の設置台数を少な
くすることができるものの、搾乳手段を操作する効率が
低下するので、１台の装着手段によって操作する搾乳手
段の台数は、搾乳設備に設ける搾乳区画の数を鑑みて、
適宜設定することができる。従って、高い搾乳処理能力
を備えさせながらも、設備価格を低減することができる
ようになった。 【００１０】また、請求項１に記載の特徴構成によれ
ば、装着手段が、各列に対応して設けられているので、
両側の列で並行して、搾乳手段の装着位置への位置合わ
せを行うことができる。従って、搾乳処理能力を更に向
上させることができるようになった。 【００１１】また、請求項１に記載の特徴構成によれ
ば、各列に対応する装着手段同士の間に、作業用通路が
形成されているので、作業者は、作業用通路を移動しな
がら、両側の装着手段の管理、点検等を行うことができ
る。従って、装着手段を各列に対応して設けることによ
り搾乳処理能力を向上させながらも、各列の装着手段の
管理、点検等を少ない移動量でしかも効率よく行うこと
ができるので、作業者の作業負担を更に軽減することが
できるようになった。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
係る搾乳設備を被搾乳動物としての乳牛に適用した場合
の実施の形態について説明する。図１に、本発明の搾乳
設備を設置した牛舎のレイアウトの一部が示されてい
る。牛の居住エリアＺ１、牛から自動的に搾乳する自動
搾乳装置Ａを設けた搾乳場Ｚ２、牛を居住エリアＺ１か
ら搾乳場Ｚ２に導く入場用通路Ｌ１、搾乳場Ｚ２で搾乳
が適正に終了した牛を餌場（図示せず）に導く餌場行き
通路Ｌ２、及び、搾乳場Ｚ２で搾乳が適正に行えなかっ
た牛を再度搾乳を行うべく居住エリアＺ１に戻す戻し通
路Ｌ３を設けてある。 【００１３】図１に示すように、搾乳設備は、牛を位置
させる搾乳区画としての搾乳室７の複数を搾乳場Ｚ２に
配置し、搾乳室７夫々に対して、牛の乳頭に対する搾乳
具としてのティートカップ５０（図５参照）の着脱を自
動的に行う自動搾乳装置Ａを設けて構成してある。 【００１４】本発明においては、複数の搾乳室７を、列
間に作業域Ｚ３を形成する状態で２列状に設け、自動搾
乳装置Ａを列間に配置してある。更に、各列毎に、複数
（本実施形態では３室）の搾乳室７を並置し、各搾乳室
７における作業域Ｚ３側とは反対側に牛の入口Ｇｉ及び
出口Ｇｏを設けてある。 【００１５】自動搾乳装置Ａは、ティートカップ５０を
備え且つ所定の装着位置に位置する状態で搾乳室７に位
置する牛の乳頭に対するティートカップ５０の着脱を行
う搾乳手段としての搾乳器（クラスター）Ａａと、その
搾乳器Ａａを前記装着位置に位置決めする装着手段とし
てのセンサロボットＡｂを備えて構成し、搾乳器Ａａ
を、搾乳室７夫々に対して、前記装着位置と搾乳室７に
おける作業域Ｚ３側の側方の退避位置とに位置変更操作
自在に設け、センサロボットＡｂを、各搾乳室７に対応
して搾乳器Ａａを操作するための操作位置に位置させら
れる状態で、列方向に移動操作するように構成し、セン
サロボットＡｂを、各操作位置に位置する状態で、連係
状態と離脱状態とに切り換え自在な連係手段としての連
係装置Ｃ（図９参照）により各操作位置に対応する搾乳
器Ａａに連係されて、その搾乳器Ａａを前記装着位置に
位置決めするように構成してある。センサロボットＡｂ
は、各列に対応して設け、各列に対応するセンサロボッ
トＡｂ同士の間に、作業用通路Ｚ４を形成してある。 【００１６】搾乳場Ｚ２においては、居住エリアＺ１と
搾乳場Ｚ２との境界に直交する方向に３室の搾乳室７を
並べた列を２列設け、列間に作業域Ｚ３を形成してあ
る。尚、図１に示すように、各列に対する種々の装備
は、列同士で互いに同一になるようにするとともに、平
面視で、列間の中央の仮想直線によって略左右対称とな
るようにしてある。以下、一方の列を対象にして、列に
対する装備を説明する。居住エリアＺ１から各搾乳室７
に牛を導くための入場用通路Ｌ１を、各搾乳室７におけ
る作業域Ｚ３側とは反対側に、列に沿って設け、戻し通
路Ｌ３は、その入場用通路Ｌ１の終端部に連通させて、
入場用通路Ｌ１における作業域Ｚ３側とは反対側に並設
してある。又、餌場行き通路Ｌ２も入場用通路Ｌ１の終
端部に連通させて設けてある。尚、各列の３室の搾乳室
７は、居住エリアＺ１側から順に、第１，第２，第３と
称する。 【００１７】入場用通路Ｌ１の入口側（居住エリアＺ１
側）には開閉自在な第１ゲートＧ1が設けられ、各搾乳
室７，７，７には乳牛の入口Ｇｉである第２，第４，第
６ゲートＧ2,Ｇ4,Ｇ6 、及び出口Ｇｏである第３，第
５, 第７ゲートＧ3,Ｇ5,Ｇ7 が装備されている。入場用
通路Ｌ１の終端部には、牛を餌場行き通路Ｌ２と戻し通
路Ｌ３とに振り分ける第８ゲートＧ8 が設けられてい
る。戻し通路Ｌ３の居住エリアＺ１側には、居住エリア
Ｚ１側への通過のみ許容するワンウエイゲートＧ9が設
けられる。 【００１８】第１ゲートＧ1 は、通常テキサスゲートと
呼ばれ、上下軸心回りで揺動可能な左右一対のゲート片
を備え、エアーシリンダ等によって一対のゲート片を同
時に開閉可能な観音開き構造に構成されている。第２ゲ
ートＧ2 は、上下軸心回りで揺動自在な扉型に構成さ
れ、開き位置では入場用通路Ｌ１を殆ど塞ぐ状態に設定
してあり、必ず第１搾乳室７から先に牛が入るようにし
てある。第２搾乳室７の第４ゲートＧ4 、第３搾乳室７
の第６ゲートＧ6 も全く同じ構造である。第３ゲートＧ
3 は、搾乳室７の側壁に上下軸心回りで揺動可能に支承
された第１扉ｄ１と、この第１扉ｄ１に上下軸心回りで
揺動可能に支承された第２扉ｄ２とによる２つ折れ構造
の折れ戸に構成されている。第３ゲートＧ3 は、その閉
じ作動に伴う第２扉ｄ２の移動により、搾乳室７からで
た牛の臀部を押して前進を促進させるように構成されて
いる〔図４参照〕。第２搾乳室７の第５ゲートＧ5、第
３搾乳室７の第７ゲートＧ7 も全く同じ構造に設定され
ている。第８ゲートＧ8 は、入場用通路Ｌ１と餌場行き
通路Ｌ２とを連絡させる位置と、入場用通路Ｌ１と戻し
通路Ｌ３とを連絡させる位置とに切り換え自在に構成さ
れている。 【００１９】作業域Ｚ３には、センサロボットＡｂを列
方向に移動案内するための一対のレール６２が列方向に
沿って敷設されている。尚、各列に対応するレール６２
が、互いの間に作業者が移動可能な間隔を開けて敷設さ
れ、その間隔を作業用通路Ｚ４として機能させるように
構成されている。 【００２０】又、各ゲートを連係動作させるために、牛
の通過や存否を検出する多数のセンサＳ1 〜Ｓ10が装備
されている。全てのセンサは、投光器と受光器との対で
成る光センサに構成され、光軸を遮ること、又は光軸が
再開されることによって検出作動するものである。図２
に示すように、上下一対の第１，第２センサＳ1,Ｓ2
は、第１ゲートＧ1から６０cm離れた地点における入場
用通路Ｌ１を直交する状態に配置されており、第１セン
サＳ1 は牛の脚部分を、第２センサＳ2 は胴体部分を夫
々検出するものである。第３センサＳ3 は、第１搾乳室
７の始端側部分と、第１搾乳室７の終端側の入場用通路
反対側部分とに亘るように斜め配置されている。第４セ
ンサＳ4 は、第１搾乳室７の始端側の入場用通路反対側
部分と、第１搾乳室７の終端側部分とに亘るように斜め
配置されている。第５センサＳ5 は、第２搾乳室７の始
端側部分と、第２搾乳室７の終端側の入場用通路反対側
部分とに亘るように斜め配置されている。第６センサＳ
6 は、第２搾乳室７の始端側の入場用通路反対側部分
と、第２搾乳室７の終端側部分とに亘るように斜め配置
されている。第７センサＳ7 は、第３搾乳室７の始端側
部分と、第３搾乳室７の終端側の入場用通路反対側部分
とに亘るように斜め配置されている。第８センサＳ8
は、第３搾乳室７の始端側の入場用通路反対側部分と、
第３搾乳室７の終端側部分とに亘るように斜め配置され
ている。上下一対の第９，第１０センサＳ9,Ｓ10は、第
３搾乳室７の終端側付近における入場用通路Ｌ１を直交
する状態に配置されており、第１，第２センサＳ1,Ｓ2
と同様に第９センサＳ9 は脚部分を、第１０センサＳ10
は胴体部分を夫々検出する。 【００２１】次に、図２〜図４を参照して各センサと各
ゲートとの連係動作について説明する。先ず、初期状態
では、図２（イ）に示すように、第２ゲートＧ2 が開
き、かつ、第８ゲートＧ8 が餌場行き通路Ｌ２側に振り
分ける位置に操作されており、その他のゲートＧ1,Ｇ3,
Ｇ4,Ｇ5,Ｇ6,Ｇ7 は全て閉じている。図２（ロ）に示す
ように、第１ゲートＧ1 が開き、牛が入場用通路Ｌ１に
入ってきて第１，第２センサＳ1,Ｓ2 を通過完了すると
第１ゲートＧ1 が閉じる。そして、第３センサＳ3 を通
過して第１搾乳室７に牛が入り、首に装着した発信装置
であるタグ（図示せず）から発信される固体情報を受信
装置Ｔが検出すると、第２ゲートＧ2 が閉じられるとと
もに第４ゲートＧ4 が開く〔図３（ハ）参照〕。 【００２２】そして、第１搾乳室７において自動搾乳装
置Ａでの搾乳が開始され、かつ、次の牛が入場用通路Ｌ
１に入ることが可能となるべく再び第１ゲートＧ1 が開
きうる状態となる。尚、第１ゲートＧ1 は、該ゲート手
前に配置された図示しない存否センサによって第１ゲー
トＧ1 直前の待機位置に牛が来ており、かつ、第１，第
２，第３搾乳室７，７，７のいずれかが空いている条件
のときにのみ開き可能に設定されていると好都合である
（第１ゲートＧ1 の開き作動のみ手動操作する手段もあ
る）。第２，第３搾乳室７，７にも、順次、上述のよう
に牛を入室させるとともに、自動搾乳装置Ａでの搾乳が
開始され、３箇所の搾乳室７，７，７での搾乳状態とな
る。 【００２３】次に、第１搾乳室７での搾乳が終了して、
自動搾乳装置Ａがリセットされると、そのことに連係し
て第１搾乳室７の出口である第３ゲートＧ3 が開き、牛
が入場用通路Ｌ１に進む〔図３（ニ）参照〕。このと
き、牛の通過で遮られた第４センサＳ4 が再び初期状態
に戻ること（又は、第５及び第６センサＳ5,Ｓ6 が共に
検出作動すること）等に連係して、折り畳まれた状態で
開いている第３ゲートＧ3 が閉じ作動し、第２扉ｄ２が
図４（ホ）に示すように牛の臀部を後押しして前進を促
進させる機能が発揮されるようにしてある。第１搾乳室
７を出た牛が、第５，第６センサＳ5,Ｓ6 を通過してか
ら第９，第１０センサＳ9,Ｓ10に差し掛かると第３ゲー
トＧ3 が閉じられるとともに、第９，第１０センサＳ9,
Ｓ10の通過検出で第１ゲートＧ1 が開きうる状態にな
る。搾乳が終了している場合には、牛は餌場行き通路Ｌ
２に導かれる。第２、第３搾乳室７，７での搾乳が終わ
ると、順次、上述の上記第１搾乳室７の場合と同様に作
用する。 【００２４】上記した各ゲートはエアーシリンダ等によ
り開閉操作自在に構成され、その開閉作動は制御装置に
より各センサの検出情報に基づいて制御されるが、上記
した動作はシステムが円滑に稼働しているときの一例で
あり、ケース・バイ・ケースによって様々な作動状況が
考えられる。例えば、第２搾乳室７での搾乳が第１搾乳
室７よりも早く終了した場合では、第２搾乳室７の牛が
第９，第１０センサＳ9,Ｓ10の通過終了に伴って、第１
ゲートＧ1 が開きうる状態となる。そのときに第１ゲー
トＧ1 手前に次の牛が来ていると、第１ゲートＧ1 が開
き、牛は第１搾乳室７をやり過ごして直接第２搾乳室７
に入るようになる、といった具合である。又、各センサ
Ｓ1 〜Ｓ10はいずれも同じセンサを使用しており、投光
器と受光器との対で成る光学式に構成されている。 【００２５】自動搾乳装置Ａの構造について説明する。
尚、以下の説明では、入場用通路Ｌ１の進行方向に向か
って左側の列の搾乳室７に対して設けた自動搾乳装置Ａ
を対象にして説明する。入場用通路Ｌ１の進行方向に向
かってその進行方向に直交する方向を左右方向とする。
図５〜図８に示すように、乳頭に装着可能な４個のティ
ートカップ５０を先端に備えた腰折れアーム５１を搾乳
室７の右横に備えて構成される搾乳器（クラスター）Ａ
ａと、搾乳室７において所定の搾乳姿勢になった牛の４
箇所の乳頭をセンシングしてティートカップ５０を夫々
に対応する乳頭の真下に位置合せするためのセンサロボ
ットＡｂとを備えて構成されている。 【００２６】図５，図６に示すように、搾乳器Ａａは、
ティートカップ５０を備えた先端アーム５１ａと、この
先端アーム５１ａと搾乳室７右横に固着された支持体５
４とに架設される基端アーム５１ｂとから成る腰折れリ
ンク５１と、２個の復帰用シリンダ５２，５３とで構成
されている。ティートカップ５０は外側がゴム材で覆わ
れており、そのゴム材上下の突出部分に上リンク６３ａ
とこれより長さの短い下リンク６３ｂとで成る不等辺リ
ンク機構６３を介して先端アーム５１ａに支持するとと
もに、先端アーム５１ａと下リンク６３ｂとに亘って昇
降シリンダ６４を架設してある。 【００２７】基端アーム５１ｂは、昇降機構６６を介し
て平行昇降可能に支持体５４に支持されており、基端シ
リンダ５３も連動して昇降可能となるよう、支持体５４
に立設されたバー６７に上下スライド自在に嵌装してあ
る。 【００２８】４個のティートカップ５０は、牛の乳頭の
配列状態に合せて前側が横に広い台形状に配置されてお
り、この配置状態は基本的に固定されている。しかしな
がら、上下のリンク６３ａ，６３ｂと先端アーム５１ａ
との連結部に介装されたゴムブッシュ（図示せず）、及
びティートカップ５０を覆うゴム部材の弾性によって、
ティートカップ５０の位置及び姿勢には融通が持たされ
ており、かつ、ティートカップ５０上端の開口部が上拡
がり形状（図５参照）であることから、４個の乳頭の相
対位置が標準状態から多少ズレていてもティートカップ
５０の嵌着が可能となっている。この構造は、乳頭の相
対位置が基本的に牛毎でそう大きくは違わないことによ
って可能となっている。 【００２９】又、ティートカップ５０が乳頭に装着され
ると、それが次のティートカップ５０装着のための支持
基準体となり、その装着されたティートカップ５０はあ
まり動かない方が次のカップ装着の成功率を改善できる
点で都合が良い。そこで、ティートカップ５０の乳頭へ
の装着に伴って、前記のゴムブッシュによる融通を少な
くする機構（例えば、電磁マグネットを連結部に埋込ん
でおき、通電すれば上下のリンク６３ａ，６３ｂと先端
アーム５１ａとがリジッド状態になる、等）が設けてあ
り、カップ装着の確実性を強化してある。この搾乳器Ａ
ａは、先端シリンダ５２と基端シリンダ５３との伸縮駆
動により、搾乳室７の右横に退避した退避位置から、搾
乳室７の左右中央に突出した搾乳位置（乳牛の下腹部）
に亘ってティートカップ５０の姿勢を変えずに移動でき
るようにしてある。尚、６５はセンサロボットＡｂ合体
用の被装着部である。 【００３０】図７，図８に示すように、センサロボット
Ａｂは、２個のラフセンサ５５，５５と１個のスキャナ
ー（ファインセンサに相当）５６とを備えた先端平行四
連リンク５７と、これと枠筒６９下部の上下突出板６９
ａ，６９ｂとに亘る基端平行四連リンク５８と、第１及
び第２シリンダ６０，６１等から構成されている。枠筒
６９は、モータ７０ａとネジ軸７０ｂとで成る上下移動
機構７０によって昇降移動可能に支柱５９に嵌装される
とともに、その支柱５９は、搾乳室７の列方向に沿って
作業域Ｚ３に敷設した左右一対の移動用レール６２上を
転動移動可能な台車６８に支持されている。尚、下突出
板６９ｂの延長部を、台車６８に立設した支持バー６８
ａに上下スライド自在に嵌装して枠筒６９の回り止めを
行っている。 【００３１】第１シリンダ６０の伸縮動によって基端平
行四連リンク５８を枠筒６９に対して左右移動可能であ
るとともに、第２シリンダ６１の伸縮動によって先端平
行四連リンク５７を基端平行四連リンク５８に対して左
右移動可能であり、図８に示すように各センサ５５，５
６の台車６８に対する姿勢を変えずに、搾乳室７の右横
に退避した退避位置から、搾乳室７の左右中央に突出し
た搾乳位置（乳牛の下腹部）に亘って横移動可能であ
る。ラフセンサ５５，５５は位置固定であるが、スキャ
ナー５６は、上アーム５６ａと下アーム５６ｂとで成る
四連リンク、及び下アーム５６ｂに作用するモータ機構
７１とにより、上下移動可能に先端平行四連リンク５７
に支持されるとともに、電動モータ等によって受台５６
ｃに対して上下軸心回りで回転可能に構成されている。
尚、７２は搾乳器Ａａ合体用の装着部である。 【００３２】ここで、搾乳器ＡａとセンサロボットＡｂ
とを連係状態と離脱状態とに切り換え自在に連係する連
係装置Ｃについて説明する。図９に示すように、連係装
置Ｃは、搾乳器Ａａ側に設けた被装着部６５と、センサ
ロボットＡｂ側に設けた装着部７２を備えて構成されて
いる。被装着部６５は、一対の引掛け部６５ａ，６５ａ
と一対の突起ガイド６５ｂ，６５ｂとを備えて構成さ
れ、装着部７２は、腰折れリンク７３で相対連結された
一対の係合片７２ａ，７２ａを枢支可能に垂設するとと
もに、ソレノイド７４で出退操作可能なロッド７５の下
端を腰折れリンク７３の中央リンク片７３ａに連結して
構成されている。係合を解除するには、ソレノイド７４
を伸長動させれば良い。従って、図９（イ）に示すよう
に、装着部７２と被装着部６５とが横方向で位置合せさ
れた状態で、センサロボットＡｂ全体を下降移動する
と、係合片７２ａが突起ガイド６５ｂに誘導され、図９
（ロ）に示すように、２箇所において係合片７２ａ先端
と引掛け部６５ａとが係合し、搾乳器Ａａとセンサロボ
ットＡｂとが合体するのである。 【００３３】次に、自動搾乳装置Ａの作用を、図１０〜
図１５を参照して説明する。ここでも、入場用通路Ｌ１
の進行方向に向かって左側の列の搾乳室７に対して設け
た自動搾乳装置Ａを対象にして説明する。先ず、第１搾
乳室７の右横位置に、搾乳器Ａａとこれよりも高い位置
にあるセンサロボットＡｂとが横並び状態で待機してい
る（図１０）。この状態の位置が、センサロボットＡｂ
が第１搾乳室７の搾乳器Ａａを操作するための操作位置
になる。次いで、餌箱３６がその牛に適合した量後退さ
せて所定の搾乳姿勢に操作する。このとき、餌箱３６の
後退移動終了に伴って、センサロボットＡｂが左横に移
動し、かつ、下方移動することによってセンサロボット
Ａｂが搾乳器Ａａに合体する（図１４参照）。 【００３４】合体された自動搾乳装置Ａは、センサロボ
ットＡｂの第１及び第２シリンダ６０，６１を駆動して
の概略の横移動でティートカップ５０を牛の下腹部に移
動し、それから、ラフセンサ５５，５５を用いて第４乳
頭（リファレンスティート）を検出し、各々のティート
カップ５０を対応する乳頭の下方となるように第１及び
第２シリンダ６０，６１を駆動制御して（搾乳器Ａａの
２個のシリンダ５２，５３は追従移動する）概略の位置
合せを行う。次に、モータ機構７１を駆動してスキャナ
ー５６を持上げ、上下方向でも乳頭の間に位置させ、か
つ、駆動回転させながら４箇所の乳頭位置センシングを
行う（図１２，図１３参照）。 【００３５】スキャナーによる精密センシング（乳頭位
置計測）が終了し、各ティートカップ５０が各乳頭の真
下に位置合せされると、先ず第１乳頭Ｔｅ1 （乳頭の位
置関係は図１３参照）のティートカップ５０の装着トラ
イが開始され（図１４）、それから第２，第３、及び第
４乳頭Ｔｅ2,Ｔｅ3,Ｔｅ4 の装着が行われる。４個のテ
ィートカップ５０の乳頭への装着が完了すると、装着部
７２と被装着部６５との係合が解かれてセンサロボット
Ａｂが少し持上がり、次いで右側方に移動して退避位置
に戻る。この後、レール６２を使ってセンサロボットＡ
ｂは次の第２搾乳室７へと向かい、第２搾乳室７の搾乳
器Ａａに対する操作位置で停止して、第１搾乳室の場合
と同様に作用し、更に、センサロボットＡｂは次の第３
搾乳室７へと向かい、第３搾乳室７の搾乳器Ａａに対す
る操作位置で停止して、第１搾乳室の場合と同様に作用
する。 【００３６】センサロボットＡｂが退避位置に戻ると、
昇降機構６６が上昇駆動されるとともに、昇降シリンダ
６４が短縮駆動されてティートカップ５０を基軸として
搾乳器Ａａが持上がり、ティートカップ５０の姿勢を乳
頭に適した状態に矯正する（図１５）。それから、搾乳
が開始されるのである。 【００３７】つまり、図１４に示されるようにティート
カップ５０は下方位置では乳頭への嵌まり易さを優先し
て、ほぼ垂直に起立した姿勢となっているが、不等辺リ
ンク機構６３での上昇移動が揺動上昇と似た状態となっ
てやや後傾姿勢になり、乳頭を少し捩じる状態となるの
で、搾乳器Ａａ本体の持上げにより、ティートカップ５
０を後傾姿勢からほぼ垂直な起立姿勢に戻すように構成
されている。又、先端が少し前に寄る乳頭の後傾姿勢に
合せてティートカップ５０の下方位置での姿勢を設定
し、上昇による顕著な後傾姿勢を元の僅かな後傾姿勢に
戻すように設定すればより好都合である。搾乳器Ａａ本
体を後から持上げ移動させるのは、ティートカップ５０
の装着完了に伴って、合体しているセンサロボットＡｂ
を側方に逃がし移動させるために必要な上下空間を確保
する点でも意味がある。 【００３８】スキャナー５６によるセンシング（乳頭位
置計測）について説明する。スキャナー５６は送信及び
受信機能の双方を備え、送信した超音波の反射波を受信
することで物体の存在と大きさ及び位置を計測するもの
であり、図１３に示すように、そのスキャナー５６を４
個の乳頭のほぼ中央位置において回転させることで、４
個の乳頭の位置計測を行う。具体的には、図２０に示す
ように、牛の後脚Ｌｅ、藁クズＳｔ、乳頭Ｔｅ、乳房Ｕ
ｄが計測対象域に存在しているとする。そして、図２２
に示すように、反射波の受信によるスキャナー５６と物
体との距離Ｄｉとその基準位置からの角度Ａｎとが順次
記録されるのであるが、反射波が来ないとき（データが
無いとき）には０（零）が検出されるようになっている
とする。 【００３９】スキャナー５６の回転が始まり、先ず後脚
Ｌｅの存在及びその距離ｌ_L1〜ｌ_Lnと、角度θ_L1〜θ_Ln
が検出される。次に、藁クズの存在及びその距離ｌ_S1〜
ｌ_Snと、角度θ_S1〜θ_Snが検出され、それから、乳頭Ｔ
ｅの存在及びその距離ｌ_T1〜ｌ_Tnと、角度θ_T1〜θ_Tn、
乳房Ｕｄ存在及びその距離ｌ_U1〜ｌ_Unと、角度θ_U1〜θ
_Unが順次検出される。又、予め測定された牛毎の乳頭位
置データから、おおよその乳頭存在エリアであるx0,x1
・y0,y1で囲まれた四角形のウィンドウＷｉが定めてあ
り、このウィンドウＷｉ内に物体が存在するか否かと、
乳頭としての太さ及びスキャナーからの距離が適切であ
るかどうかで総合的に判断する。 【００４０】すなわち、図２１に示すアルゴリズムのよ
うに、検出された距離と角度のデータの下記〔数１〕に
より算術平均を各物体毎に求め（ステップ＃ａ）、 【００４１】 【数１】算術平均：ｌ_Av＝ｌ₁ ＋…ｌ_n ／ｎ，θ_AV＝θ
₁ ＋…θ_n ／ｎ 【００４２】次いで、その求められた値が所定範囲にあ
るか否か？、及びその物体が所定のウィンドウＷｉ内に
存在するか否か？を比較し（ステップ＃ｂ）、双方の条
件が共に満足すれば乳頭Ｔｅであると見なし、いずれか
一方でも満足しないと乳頭Ｔｅ以外のものであると見な
すように制御されるのである。尚、図１３に示すよう
に、平面図で右後のものが第１乳頭Ｔｅ1 であり、そこ
から時計回り方向に順次、第２〜第４乳頭Ｔｅ2 〜Ｔｅ
4 に設定されている。ラフセンサ５５で検出されるの
は、右前の第４乳頭Ｔｅ4 である。 【００４３】次に、搾乳室７に牛が入ってから出るまで
の自動搾乳装置Ａの作動全体のアルゴリズム、つまり、
制御装置の制御手順を図１６〜図１９を用いて説明す
る。先ず、入口ゲートＧ2 、Ｇ4 又はＧ6 を開け（ステ
ップ＃１）、第３，第５又は第７センサＳ3 、Ｓ5 、又
はＳ7 による牛の通過完了か否かでもって牛が搾乳室７
に入ったか否かを検出し（ステップ＃２）、通過すれば
入口ゲートＧ2 、Ｇ4 又はＧ6 を閉じる（ステップ＃
３）。搾乳室７で受信装置Ｔによりタグから発信される
固体情報が検出されると（ステップ＃４）、その牛が前
回の搾乳時間から設定時間（４時間）以上経過している
か否かが判断され、設定時間経過していなければ、搾乳
を実行しないで、ステップ＃２８に移行し、第８ゲート
Ｇ８を切り換え牛を居住エリアＺ１に戻す（ステップ＃
４８）。設定時間以上経過している場合には、予め入力
されているその牛の情報のうちの体格データ等が出力さ
れ（ステップ＃５）、餌箱３６がその牛に見合った距離
で後退操作される（ステップ＃６）。この場合、牛の首
に巻回装備された首輪状のタグ（図示せず）を大きめの
輪として、重い発信装置部分が必ず下にくるように構成
しておけば、受信装置Ｔによりタグの検出ができない事
態を避けられるようになる。 【００４４】餌箱３６が後退して牛が搾乳姿勢になる
と、センサロボットＡｂが搾乳器Ａａに合体するべく移
動作動し（ステップ＃７）、合体が完了する（ステップ
＃８）と、予め入力されているその牛の情報のうちの乳
頭位置データが出力され（ステップ＃９）、その予備デ
ータに基づいて合体した自動搾乳装置Ａが牛の下腹部に
移動する（ステップ＃１０）。それから、ティートカッ
プ５０の装着作動が始まるのであるが、ここで、 Ｒ ： 一連の装着作動のトライ回数（最高５回） Ｎ ： 乳頭の番号（１〜４） Ｓｃ： スキャナーのセンシングトライ回数（最高２
回） Ｔｃ： ティートカップ上昇移動（キャッチアップ）の
トライ回数（最高２回） と定義する。 【００４５】先ず、Ｒ＝０，Ｎ＝１にセットされ（ステ
ップ＃１１）、そして、スキャナー５６による計測初期
位置ではＳｃ＝０にセットされた状態（ステップ＃１
２）で、ラフセンサ５５による第４乳頭（リファレンス
ティート）の検出作動が行われる（ステップ＃１３）。
第４乳頭が検出されると（ステップ＃１４）、前回の装
着成功時の乳頭位置データがあれば（ステップ＃１
５）、そのデータのみに基づいてティートカップ５０の
精密な位置合せ移動が行われ（ステップ＃１６）、それ
からキャッチアップ作動して（ステップ＃１７）、ティ
ートカップ５０の乳頭装着に伴うセンサ（図示せず）の
乳頭検出作動に基づき、装着成功か否かの判断を行う
（ステップ＃１８）。 【００４６】装着成功（センサ作動）すれば、次の乳頭
（第２〜４乳頭）のキャッチアップトライ（ステップ＃
１９）へと移行し、装着が失敗に終わると初めてスキャ
ナー５６による乳頭検出作動（ステップ＃２０）へと移
行する。４個のティートカップ５０の乳頭装着が終了す
る（ステップ＃２１）と、センサロボットＡｂと搾乳器
Ａａとの合体が解除され（ステップ＃２２）、搾乳器Ａ
ａによる搾乳が開始される（ステップ＃２３）。 【００４７】搾乳が進行して、分当たりの搾乳量（ト−
タル量）が 0.2ｌ/minを下回ると（ステップ＃２４）、
ティートカップ５０の装着が解除されるとともに搾乳器
Ａａが退避移動し（ステップ＃２５）、その時点でその
牛の全搾乳量が予測乳量（過去のデータ等に基づいて予
め予測できている）の８割以上か、それ未満かを判断し
（ステップ＃２６）、８割以上あれば、第８ゲートＧ8
をそのままに維持して（ステップ＃２７）牛を餌場に移
動させ、満たない場合は第８ゲートＧ8 を切換え（ステ
ップ＃２８）、もう一度搾乳を行うべく牛を居住エリア
Ｚ１に戻す。 【００４８】一方、ステップ＃１８での乳頭装着失敗後
に伴うスキャナー５６の乳頭検出作動（ステップ＃２
０）により、４個のティートカップ５０の位置計測が行
われ（ステップ＃２９）、計測が終了すればＴｃ＝０に
設定された状態（ステップ＃３０）で、ラフセンサ５５
で第４乳頭の位置検出を連続して行うことで牛が動いて
いるか否かを検出する（ステップ＃３１）。つまり、第
４乳頭の位置が変化すれば牛が動いており、変化しなけ
れば静止していることが判断でき（ステップ＃３２）、
動いておれば静止するまで待つ。このとき、所定時間が
経過すれば牛の動きをカット（動いていないと見なすこ
と）するようにしても良い。 【００４９】そして、静止しておれば第２乳頭Ｔｅ2 と
第３乳頭Ｔｅ3 との前後間隔Ｌ1 、及び、第１乳頭Ｔｅ
1 と第３乳頭Ｔｅ3 との斜め間隔Ｌ2 とを算出し（図１
３参照）、かつ、これらの値と予め設定（標準範囲の最
低値）された前後間隔Ｌ10と斜め間隔Ｌ20とを比較し
（ステップ＃３３）、測定値が小であれば通常の装着順
序（ステップ＃３４）が、大であれば異なる装着順序
〔第３乳頭Ｔｅ3 に対応するティートカップ５０の装着
自由度が高い第３乳頭Ｔｅ3 から始める〕（ステップ＃
３５）が夫々行われる。 【００５０】次いで、その選択された順序に基づいてテ
ィートカップ５０がキャッチアップ作動（ステップ＃３
６）し、装着の成否を判断し（ステップ＃３７）、成功
すれば次の乳頭（第２〜４乳頭）のキャッチアップトラ
イ（ステップ＃３８）へと移行する。４箇所全ての装着
が済んだか否か判断し（ステップ＃３９）、装着成功で
あれば、センサロボットＡｂと搾乳器Ａａが合体するス
テップ＃２２に合流する。 【００５１】ステップ＃３７で否となると、再びキャッ
チアップトライを行い（ステップ＃４０）、そのトライ
回数の判断を行い（ステップ＃４１）、２回未満であれ
ばステップ＃３２に戻り、２回以上でも未装着であれ
ば、ラフセンサ５５の機能により、その時点で牛が動い
ているか否かを判断する（ステップ＃４２）。その結
果、牛が動いておればその状態において２回以下のキャ
ッチアップ作動に１分以上費やしているか否かを検出し
（ステップ＃４３）、１分に達すると牛が動き過ぎてこ
のままでは無理であると見なし、スキャナー５６による
センシング回数の１回増しを行い（ステップ＃４４）、
その回数が２回以下かどうかを判断し（ステップ＃４
５）、２回以下であればもう一度ステップ＃２０に戻っ
てスキャナー５６のセンシングからやり直す。 【００５２】センシング回数が３回目であれば、ラフセ
ンサ５５による第４乳頭Ｔｅ4 検出から始まるセンシン
グ全体のトライ回数の１回増しを行い（ステップ＃４
６）、その回数が５回以下かどうかを判断し（ステップ
＃４７）、５回以下であればステップ＃１３に戻ってラ
フセンサ５５のセンシング作動からやり直し、６回目で
あれば装着失敗と見なし、第８ゲートＧ8 を切換るステ
ップ＃２８に移行し、牛を居住エリアＺ１に戻すように
する。 【００５３】自動搾乳装置Ａは、ティートカップ５０の
一連の装着作動が自動的に行われる自動装着モードと、
その一連の装着作動を人為操作で行う人為操作モードと
を切換え可能に構成され、人為操作モードに切換える
と、搾乳器Ａａの移動、及びティートカップ５０の乳頭
Ｔｅ1 〜4 への持上げ移動等は全て手動で行うことにな
る。 【００５４】制御装置には、スキャナー５６による乳頭
位置計測情報を更新しながら記憶する制御プログラムが
備えられ、図１７におけるステップ＃１６での「前回で
の成功データ」が取り込まれているのである。つまり、
成功データの有無に基づいてステップ＃１５の判断がさ
れるのであり、ティートカップ５０の装着成功時におけ
るスキャナー５６による乳頭位置計測が行われる毎に、
その最新成功データのみが記憶されるのである。「手動
モード」にて、人為操作でティートカップ５０を乳頭に
嵌め込まれた場合でも、それは装着成功と見なしてその
成功データが取り込まれるようにしておけば好都合であ
る。 【００５５】〔別実施形態〕 （イ） 各列を構成する搾乳室７の室数は適宜設定可能
であり、両側の列で搾乳室７の室数を異ならせてもよ
い。 【００５６】（ロ） 上記の実施形態では、各列に対す
る種々の装備を、列同士で互いに同一になるようにする
場合について例示したが、列同士で異ならせてもよい。
又、上記の実施形態では、各列に対する種々の装備を、
平面視で、列間の中央の仮想直線によって略左右対称と
なるようにする場合について例示したが、左右対称にし
なくてもよい。例えば、両側の列で、入場用通路Ｌ１の
進行方向を逆方向に設定してもい。 【００５７】 【００５８】 【００５９】（ハ） 上記の実施形態においては、セン
サロボットＡｂを列の略全長にわたって移動操作して、
１台のセンサロボットＡｂにて列の全搾乳室７の搾乳器
Ａａを操作するように構成する場合について例示した。
これに代えて、複数のセンサロボットＡｂを、夫々が列
方向に移動操作自在に、且つ、その移動操作範囲が隣接
するもの同士で重ならないように列方向に並設して、各
センサロボットＡｂにて夫々の移動操作範囲内の搾乳室
７の搾乳器Ａａを操作するように構成してもよい。 【００６０】 【００６１】（ニ）上記の実施形態では、被搾乳動物の
一例として牛に適用する場合について例示したが、牛以
外の山羊やその他の動物に適用してもよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の搾乳設備を設置した牛舎レイアウトの
一部を示す全体平面図 【図２】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図 【図３】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図 【図４】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図 【図５】搾乳器を示す側面図 【図６】搾乳器を示す平面図 【図７】センサロボットを示す側面図 【図８】センサロボットを示す平面図 【図９】装着部と非装着部の構造を示す一部切欠きの側
面図 【図１０】搾乳器とセンサロボットとの退避位置での横
並び状態を示す平面図 【図１１】センサロボットの下降による合体作動を示す
要部の側面図 【図１２】スキャナーのセンシング状態を示す要部の側
面図 【図１３】ラフセンサ及びスキャナーによるセンシング
状態を示す要部の平面図 【図１４】ティートカップのキャッチアップトライを示
す側面図 【図１５】ティートカップ装着後の搾乳器持上げ状態を
示す側面図 【図１６】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
１を示す図 【図１７】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
２を示す図 【図１８】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
３を示す図 【図１９】自動搾乳装置の作動順序のアルゴリズムその
４を示す図 【図２０】スキャナーによる計測原理を示す平面図 【図２１】スキャナーによる乳頭検出のアルゴリズムを
示す図 【図２２】スキャナーによる乳頭検出データの解析原理
を示す図 【符号の説明】 ７ 搾乳区画 ５０ 搾乳具 Ａ 自動搾乳装置 Ａａ 搾乳手段 Ａｂ 装着手段 Ｃ 連係手段 Ｇｉ，Ｇｏ 出入口 Ｚ３ 作業域 Ｚ４ 作業用通路

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被搾乳動物が位置する搾乳区画が複数備
   えられ、 前記搾乳区画夫々に対して、被搾乳動物の乳頭に対する
   搾乳具の着脱を自動的に行う自動搾乳装置が設けられた
   搾乳設備であって、 前記複数の搾乳区画が、列間に作業域を形成する状態で
   ２列状に設けられ、 前記自動搾乳装置が列間に配置され、 各列毎に、複数の搾乳区画が並置され、 各搾乳区画における前記作業域側とは反対側に被搾乳動
   物の出入口が設けられ、 前記自動搾乳装置が、前記搾乳具を備え且つ所定の装着
   位置に位置する状態で前記搾乳区画に位置する被搾乳動
   物の乳頭に対する前記搾乳具の着脱を行う搾乳手段と、
   その搾乳手段を前記装着位置に位置決めする装着手段を
   備えて構成され、 前記搾乳手段が、前記搾乳区画夫々に対して、前記装着
   位置と前記搾乳区画における前記作業域側の側方の退避
   位置とに位置変更操作自在に設けられ、 前記装着手段が、各搾乳区画に対応して前記搾乳手段を
   操作するための操作位置に位置させられる状態で、列方
   向に移動操作されるように構成され、 前記装着手段が、各操作位置に位置する状態で、連係状
   態と離脱状態とに切り換え自在な連係手段により各操作
   位置に対応する搾乳手段に連係されて、その搾乳手段を
   前記装着位置に位置決めするように構成され、 前記装着手段が、各列に対応して設けられ、 各列に対応する前記装着手段同士の間に、作業用通路が
   形成されている 搾乳設備。