МАНИПУЛЯТОР ВИННИКОВА И.К. Российский патент 1997 года по МПК A01J7/00 

Изобретение относится к машинному доению коров, в частности к автоматизации процесса доения.

Известен манипулятор для доения коров [1] включающий исполнительные механизмы додаивания и снятия доильных стаканов, сильфон c переключателем давления, регулируемым и нерегулируемым дросселями, обратным клапаном и регуляторы давления. Манипулятор предназначен для доения коров c индивидуальным регулированием вакуума в каждом доильном стакане. Однако устройство его коллектора усложнено, низка надежность отключения доильных стаканов, из-за отсутствия продувки коллектора в конце доения в доильных стаканах остается молоко, которое после их отключения выливается на пол.

Известен манипулятор c устройством для автоматического отключения доильного аппарата [2] содержащий коллектор с молокоприемной связанной отверстием c атмосферой и управляющей камерами, клапаном для отключения молокоприемной камеры, поплавковым датчиком потока молока с клапаном для отключения доильного аппарата, дросселирующим калиброванным отверстием и переключателем. К недостаткам устройства относятся сложность и несовершенство системы управления и отключения доильных стаканов и низкая эффективность продувки молочной системы для эвакуации молока перед снятием доильных стаканов из-за малого сечения отверстия, связывающего молокоприемную камеру c атмосферой.

Для устранения отмеченных недостатков в предлагаемом манипуляторе c целью упрощения конструкции устранена атмосферная камера, а ряд отверстий, обеспечивающих отключение доильного аппарата, заменен одним отверстием, расположенным в верхней части молокоприемной камеры. Надежность отключения коллектора достигается за счет того, что площадь сечения этого отверстия увеличена до площади сечения сливного патрубка коллектора. При этом расход воздуха через отверстие при отключении доильных стаканов становится достаточным для быстрой и надежной эвакуации молока из коллектора и молочного шланга. Для уменьшения сопротивления впускаемому в коллектор воздуху над отверстием установлена пневмокамера с большим рабочим ходом, выполненная, например, в виде гофра, работающего на сжатие, подвижное днище которого служит клапаном отверстия для впуска воздуха в коллектор, в нерабочем состоянии оно прижимается к коллектору и перекрывает отверстие, сообщающее молокоприемную камеру с атмосферой.

Для обеспечения удобства эксплуатации манипулятора, надежной и качественной циркуляционной промывки поплавковая камера датчика потока молока выполнена в виде молочной трубки с ограничителями перемещения магнитного поплавка, установленной вертикально в разрез молочного шланга, соединяющего коллектор с молокопроводом, а формирователь пневматических сигналов датчика потока молока выполнен струйным с двухплечим рассекателем из ферромагнитного материала, расположен параллельно молочной трубке и может быть жестко не связан с последней. Это позволяет легко отсоединить молочный шланг с молочной трубкой и доильным аппаратом от управляющего устройства манипулятора, например, для переноски его в другое помещение с целью техуходов и обслуживания. Для улучшения качества промывки за счет увеличения скорости вращения поплавка в потоке жидкости на его поверхности под углом к направлению потока выполнены направляющие. Для исключения случайных подскакиваний поплавка, например, при прохождении воздушной струи во время надевания доильных стаканов на соски нижний ограничитель перемещения поплавка выполнен из ферромагнитного материала, при этом для поднятия поплавка должна быть преодолена не только его сила тяжести, но и сила притяжения магнита к ограничителю. Для повышения надежности работы датчика струйный формирователь пневматических сигналов выполнен двухплечим и симметричным, в случае засорения калиброванных каналов одной его стороны формирователь переворачивается и в работу включается другая его сторона. Для надежной работы всех пневматических узлов манипулятора они, в том числе и пульсатор, размещены в герметично закрытом корпусе, внутреннее пространство которого сообщается с атмосферой через фильтр. Для уменьшения количества шлангов и упрощения эксплуатации манипулятора на одной из стенок корпуса управляющего устройства снаружи закреплены датчик потока молока и соединитель, последний имеет несколько штуцеров. Один из них соединен с вакуум-проводом доильной установки и через каналы соединителя и печатной платы для крепления элементов с вакуумными входами струйного формирователя пневматических импульсов, многопозиционного переключателя, пульсатора и других элементов, расположенных внутри корпуса управляющего устройства. Второй штуцер соединен с распределителем переменного вакуума, расположенным на коллекторе, и через каналы в соединителе и печатной плате с выходом переменного вакуума пульсатора. Третий штуцер соединителя связан с пневмокамерой коллектора и через соответствующие каналы соединителя и печатной платы с выходом на отключение доильных стаканов многопозиционного переключателя. Для уменьшения расхода воздуха манипулятором, а также для того, чтобы оператор машинного доения по звуку мог контролировать работу аппаратов пульсатор включается только на время доения с помощью дополнительно установленного управляемого пневмоклапана между выходом пульсатора и его дросселем.

На фиг. 1 представлен манипулятор для доения коров в рабочем положении; на фиг. 2 коллектор манипулятора; на фиг. 3 пневматическая схема соединений управляющего устройства манипулятора.

Манипулятор для доения коров включает (фиг. 1) доильные стаканы 1, коллектор 2, исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов 3, выполненный, например, в виде гофра, работающего на сжатие или пневмоцилиндра, управляющее устройство 4, на корпусе которого закреплены зажимом 5 датчик потока молока 6 и соединитель 7, молочные 8, 9 и вакуумные 10, 11 шланги. Молочный шланг 8 соединен через соединитель 12 доильного аппарата с молокопроводом 13 доильной установки, а шланг 10 также через соединитель 12 с вакуум-проводом 14 доильной установки. Коллектор 2 доильного аппарата снабжен подвеской 15 и гибкой связью 16 через блок 17 связан с исполнительным механизмом додаивания и снятия доильных стаканов 3.

Коллектор (фиг. 2) имеет молокоприемную камеру 18, молочный клапан 19, воздушный клапан 20, патрубки для доильных стаканов 21, сливной патрубок 22, пневмокамеру 23, выполненную, например, в виде гофра, работающего на сжатие, с подвижным днищем 24, прикрепленным к кронштейну 25. Молокоприемная камера 18 имеет отверстие 26. Пневматическая камера 23 имеет штуцер 27. На коллекторе также закреплен распределитель переменного вакуума 28. Подвижное днище 24 управляющей камеры 23 прижимается к отверстию 26, выполненному в виде сопла.

Управляющее устройство 4 (фиг. 3) размещено в герметично закрытом корпусе 29, внутреннее пространство которого сообщается с атмосферой через фильтр 30.

На одной из стенок корпуса 29 закреплены датчик потока молока 6 и соединитель 7. Датчик потока молока 6 имеет молочную трубку 31, поплавок 32 с магнитом 33, ограничители перемещения поплавка 34 и 35 и струйный формирователь пневматических сигналов 36, который устанавливается параллельно молочной трубке 31, прижимаемой к нему зажимом 5 (фиг. 1). Струйный формирователь пневматических сигналов 36 имеет камеру постоянного вакуума 37, связанную через штуцер 38 с системой питания, камеру выходных сигналов 39 со штуцером 40 и сопла 41 и 42. В камере 37 на оси 43 установлен двухплечий ферромагнитный рассекатель 44, который может перемещаться между соплами 41 и 42, пересекая струю воздуха, засасываемую через штуцер 45.

Внутри корпуса 29 управляющего устройства 4 закреплен многопозиционный переключатель 46 с сильфоном 47, работающим на сжатие. Сильфон имеет входной штуцер 48, который соединен через дроссель 49 и обратный клапан 50 и параллельно через дроссель 51 и фильтр 52 со штуцером 40 струйного формирователя пневматических сигналов 36 и с атмосферой через обратный клапан 53.

Переключатель 46 имеет корпус 54 и шток 55 с каналами 56 и 57, связанными соответственно с патрубками 58 и 59. В корпусе 54 имеются кольцевые проточки, образующие камеры 60, 61, 62. Камеры 60 и 62 соединены с вакуумной системой и между собой каналом 63, а в камеру 61 через канал 64 поступает воздух атмосферного давления. Корпус 54 жестко связан с фиксатором 65, имеющим пазы 66 и 67, и наклонный паз 68. На штоке 55 имеется упор 69, который может перемещаться по пазам фиксатора 65. На конце штока 55 закреплена головка 70.

Кроме того, внутри корпуса также имеется пульсатор 71 и клапан 72, каждый из них имеет соответственно управляющие камеры 73 и 74, клапаны 75, 76, мембраны 77 и 78, сопла верхние 79 и 80 и нижние 81 и 82, выходные камеры 83 и 84, камеры постоянного вакуума 85 и 86, камеры 87 и 88. Клапан 72 имеет пружину 89. Камера 87 пульсатора 71 соединена с атмосферой, а камера 88 клапана 72 связана с выходной камерой 83 пульсатора 71. Управляющая камера 73 пульсатора 71 через дроссель 90 связана с выходной камерой 84 клапана 72.

На стенке корпуса 29 управляющего устройства расположены также соединитель 7 и печатная плата 91. Соединитель 7 имеет штуцеры 92, 93 и 94, соединенные соответственно каналами 95, 96, 97 соединителя 7 и с каналами 98, 99 и 100 печатной платы 91. Штуцер 93 соединителя 7 связан вакуумным шлангом 10 с вакуум-проводом 14 доильной установки, а другим концом через каналы 96 и 99 с вакуумными входами 38 струйного формирователя пневматических сигналов и 102 многопозиционного переключателя, а также с камерами постоянного вакуума 85 пульсатора 71 и 86 клапана 72. Штуцер 94 соединителя 91 связан шлангом 11 с распределителем переменного вакуума 28, расположенным на коллекторе, а другим концом через каналы 97 и 100 с выходной камерой 87 пульсатора 71. Штуцер 92 соединителя связан шлангом 101 с пневмокамерой 23 коллектора 2 и через каналы 95 соединителя 7 и 98 печатной платы 92 соединен с выходом 59 на отключение доильных стаканов 8 многопозиционного переключателя 46 и с управляющей камерой 74 клапана 72.

Манипулятор для доения коров работает следующим образом. После проведения подготовительных операций перед доением коровы оператор соединителем 12 подключает манипулятор к молокопроводу 13 и вакуум-проводу 14 (фиг. 1). Головкой 70 (фиг. 3) переключателя 46 управляющего устройства 4 оператор перемещает шток 55 и тем самым сжимает сильфон 47, давление воздуха в сильфоне повышается, обратный клапан 53 отзывается, стравливая воздух в атмосферу, что уменьшает усилие сжатия сильфона 47. При этом упор 69 перемещается в пазу 66 фиксатора 65. Оператор поворачивает шток 55 таким образом, что упор 69 входит в наклонный паз 68 фиксатора 65 и отпускает головку 70. При этом входы в каналы 56 и 57 выходят за пределы корпуса 54, и на выходах 58 и 59 переключателя устанавливается атмосферное давление, которое подается в исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов 3, и доильные стаканы 1 гибкой связью 15 отпускаются и подаются к вымени коровы. Одновременно атмосферное давление с выхода 59 через каналы 98 и 95 по шлангу 101 подается в пневмокамеру 23 коллектора. Днище 24 гофра 23 прижимается к соплу отверстия 26, отделяя молокоприемную камеру от атмосферы. В управляющую камеру 74 клапана 72 также подается атмосферное давление с выхода 59 переключателя 46. Мембрана 78 перемещает клапан 76 вниз, верхнее сопло 80 закрывается, а нижнее сопло 82 открывается, освобождая путь воздуху, протекающему через дроссель 90 между управляющей 73 и выходной 83 камерами пульсатора 71. Пульсатор 71 начинает генерировать импульсы необходимой частоты, и переменный вакуум из выходной камеры 83 пульсатора через канал 100 платы 91, канал 97 соединителя 7, шланг 11 поступает в распределитель переменного вакуума 28 и далее в межстенные камеры доильных стаканов.

Оператор нажимает на воздушный клапан 20 коллектора 2, тем самым обеспечивает подачу вакуума из молочного шланга 9 в молокоприемную камеру коллектора и в подсосковые камеры доильных стаканов и надевает последние на соски коровы. С началом молокоотдачи под действием потока молока поплавок 32 датчика потока молока 5 поднимается в молочной трубке 31 до уровня расположения верхнего ограничителя 34. При этом под действием силы притяжения магнита 33 двухплечий рассекатель 44 изменяет свое положение, поворачиваясь вокруг оси 43, и его конец входит в зазор между соплами 41 и 42, прерывая поступление воздуха атмосферного давления в камеру 39. При этом через сопло 41 из камеры 39 отсасывается воздух в камеру 37, давление в камере 39 и на выходе 40 падает. Через дроссели 49, 51 и обратный клапан 50 воздух также отсасывается из сильфона 47, связанного со штоком 55 многопозиционного переключателя 46. Сильфон 47 сжимается, перемещая шток 55, упор 79 по наклонному пазу 68 выходит из зацепления.

Когда поток молока прекращается, поплавок 32 падает, магнит 33, действуя на двухплечий рассекатель 44, поворачивает его в исходное положение вокруг оси 43. Воздух атмосферного давления через сопла 42 и 41 поступает в камеру 39 и через канал 40 и дроссель 51 в сильфон 47, последний начинает медленно разжиматься, шток 55 перемещается, его канал 56 совмещается с кольцевой камерой 60, находящейся под вакуумом, на выходе 58 устанавливается вакуум, воздух отсасывается из исполнительного механизма 3, и соединенная с ним гибкая связь 16 через блок 17 начинает оттягивать доильные стаканы 1 вперед и вниз, выполняя машинное додаивание. При возобновлении молокоотдачи поплавок поднимается, сильфон снова сжимается и додаивание прекращается. Если припуск молока не возобновляется, то сильфон, продолжая разжиматься, перемещает шток 55 дальше, канал 56 соединяется с кольцевой камерой 61, которая находится под атмосферным давлением, воздух через канал 64 и камеру 61 корпуса 54, канал 56 и выход 58 штока 55 поступает в исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов 3, освобождая гибкую связь 16, додаивание прекращается, доильные стаканы отпускаются, чем обеспечивается свободное отключение и снятие доильных стаканов без их натяжения. Разжимаясь до конца, сильфон 47 перемещает шток 55 в исходное положение. При этом канал 57 последнего совмещается с вакуумированной кольцевой камерой 60 на выходе 59 штока 55, в управляющей камере 74 клапана 72 и в пневмокамере 23 коллектора устанавливается вакуум. Мембрана 78 клапана 72 приподнимается, клапан 76 под действием пружины 89 открывает верхнее 80 и закрывает нижнее 82 сопла, прерывая сообщение между камерами 73 и 83 пульсатора 71. Через вакуумированную камеру 86 клапана 72, его верхнее сопло 80 и камеру 84 дроссель 90 из управляющей камеры 73 пульсатора 71 отсасывается воздух. Давление в камере 73 уменьшается, мембрана 77 поднимается, клапан 75 закрывает сопло 79 и открывает сопло 81 пульсатора 71. Генерация вакуумных импульсов прекращается. Атмосферный воздух из камеры 87 через сопло 81, выходную камеру 83 по шлангу 11 поступает в распределитель переменного вакуума 28 коллектора 2 и в доильные стаканы 1.

Под действием вакуума гофр пневмокамеры 23 сжимается и через отверстие 26 атмосферный воздух устремляется в молокоприемную камеру 18 коллектора 2 с большим расходом, что способствует быстрой эвакуации молока из коллектора и молочного шланга и четкому срабатыванию молочного клапана 19, который закрывает вход в сливной патрубок 22 коллектора 2, изолируя молокоприемную камеру от вакуума. В доильных стаканах 1 устанавливается атмосферное давление, доильные стаканы падают и повисают на подвеске 15.

Одновременно с этим канал 56 штока 55 переключателя 46 совмещается с вакуумированной камерой 62 корпуса 54 переключателя. На выходе 58 переключателя и на входе исполнительного механизма додаивания и снятия доильных стаканов 3 вновь устанавливается вакуум, и гибкая связь 16, постепенно и плавно натягиваясь, отводит доильные стаканы из под вымени коровы, не пугая животное.

Предлагаемый манипулятор обеспечивает щадящий режим доения коров, исключает передержку доильных стаканов на вымени, снижает маститные заболевания машинного происхождения и не оказывает отрицательно влияния на окружающую среду, так как не выделяет загрязнителей.

Источники, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авт.св. СССР, 103466, кл. A 01 J 5/04, 1983.

2. Авт.св. СССР, 1250227, кл. A 01 J 7/00, 1986.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Сущность изобретения: манипулятор для доения коров имеет коллектор с отверстием, расположенным в верхней части молокоприемной камеры, площадь сечения которого увеличена до площади сечения сливного патрубка коллектора, а над отверстием установлена пневмокамера с большим рабочим ходом, выполненная, например, в виде гофра, работающего на сжатие, подвижное днище которого служит клапаном отверстия для впуска воздуха в коллектор. Поплавковая камера датчика потока молока, выполненная в виде молочной трубки с ограничителями перемещения магнитного поплавка, имеющего направляющие, выполненные под углом к потоку молока, а формирователь пневматических сигналов датчика потока молока выполнен струйным с двуплечим рассекателем из ферромагнитного материала, расположен параллельно молочной трубке и может быть жестко не связан с последней. Пневматические элементы управляющего устройства манипулятора размещены в герметично закрытом корпусе, внутреннее пространство которого сообщается с атмосферой через фильтр. Все коммутации управляющего устройства с доильным аппаратом и исполнительными органами осуществляются через соединитель со штуцерами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Манипулятор для доения коров, содержащий доильные стаканы, коллектор с молокоприемной, сообщенной отверстием с атмосферой, и пневматической камерами, молочным и пневматическим клапанами, патрубками для доильных стаканов и сливным, и распределителем переменного вакуума, пульсатор, датчик потока молока с поплавком, исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов, управляющее устройство с обратным клапаном, дросселем и многопозиционным переключателем с сильфоном, имеющим выходы на додаивание и снятие доильных стаканов и отключение молокоприемной камеры коллектора, молочные и вакуумные шланги, отличающийся тем, что исполнительный орган отключающего устройства выполнен в виде отверстия с клапаном для впуска воздуха в коллектор, причем сечение отверстия увеличено до сечения сливного патрубка коллектора, а клапаном служит подвижное днище пневмокамеры, выполненной, например, в виде гофра, работающего на сжатие. 2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что датчик потока молока имеет молочную трубку с магнитным поплавком и ограничителями перемещения поплавка и струйный формирователь пневматических сигналов с двуплечим ферромагнитным рассекателем, установленным параллельно молочной трубке, причем магнитный поплавок снаружи имеет направляющие, расположенные под углом к направлению молочного потока, а нижний ограничитель выполнен из ферромагнитного материала, молочная трубка установлена вертикально в разрез молочного шланга, соединяющего коллектор с молокопроводом, выше верхнего уровня постоянно колеблющейся при холостом доении молочной пробки в прогнутой части молочного шланга. 3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что пульсатор, многопозиционный переключатель с сильфоном и пневмоэлементами управляющей системы установлены в герметично закрытом корпусе, внутреннее пространство которого сообщается с атмосферой через фильтр, а на одной из стенок корпуса установлен соединитель со штуцерами, один из которых соединен шлангом с вакуум-проводом доильной установки и через канал постоянного вакуума соединителя со штуцерами постоянного вакуума струйного формирователя пневматических сигналов, многопозиционного переключателя и пульсатора, второй штуцер соединителя связан шлангом с распределителем переменного вакуума, установленным на коллекторе, и через соответствующий канал в соединителе со штуцером переменного вакуума пульсатора, выход струйного формирователя пневматических сигналов соединен с сильфоном многопозиционного переключателя через обратный клапан и регулируемый дроссель, причем выход на отключение молокоприемной камеры коллектора многопозиционного переключателя соединен через соответствующий канал соединителя с пневмокамерой коллектора и через клапан с управляющей камерой пульсатора. 4. Манипулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что магниты установлены на двуплечем рассекателе струйного формирователя пневматических сигналов, а поплавок, расположенный в молочной трубке, выполнен ферромагнитным, например, в виде кольца.