JPH1189462A

JPH1189462A - 搾乳設備

Info

Publication number: JPH1189462A
Application number: JP9258420A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawabata; 河端　　真一
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】合理的な配置構成を採用することで、作業者
の作業負担をより軽減することを可能にしながら、自動
搾乳装置による動物に対する搾乳を極力停滞の少ない状
態で行えるようにすることが可能となる搾乳設備を提供
する。【解決手段】搾乳対象となる動物が居住する居住エリ
ア２Ａとは別の箇所に餌場１Ａが設けられ、動物が、居
住エリア２Ａから搾乳場所３を通り餌場１Ａに行き、且
つ、餌場１Ａから居住エリア２Ａに戻る一方向の経路に
沿って自由に移動できるように動物の移動経路が構成さ
れ、搾乳場所３には、そこへやって来た動物に対して自
動的に搾乳作動を実行する自動搾乳装置が設けられ、搾
乳場所における自動搾乳装置への入口部が、居住エリア
２Ａに居る動物が目視できる位置に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば乳牛等の動
物に対する搾乳を行うための搾乳設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような搾乳設備として、従来では、
例えば特開平８‐１３１００３号公報に示される構成の
ものがあった。つまり、搾乳室（搾乳場所）に入って来
た乳牛（搾乳対象としての動物の一例）に対して自動的
に搾乳を行うことができる自動搾乳装置が設けられると
ともに、搾乳対象となる全ての乳牛を居住エリア（休息
場）と餌場との間で自由に移動できるように収容すると
ともに、居住エリア及び餌場から自由に搾乳室に出入り
できるように構成されていた。尚、予め設定された搾乳
時間毎に（通常は所定時間経過する毎に）、全ての乳牛
を居住エリアに集め、そこから自動搾乳装置を通り餌場
に移動するようにして、確実に搾乳が行われるようにし
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような自動搾
乳装置は、酪農を営む作業者の手作業による搾乳の作業
負担を軽減するためのものであるが、乳牛等の動物の搾
乳は１日に数回行われるのが一般的である。しかし、上
記従来構成においては、１日のうちの多くの時間帯にお
いては、居住エリアと餌場との間が自由に往来できるよ
うになっていた為に、総ての動物が搾乳場所に向けて移
動するとは限らないので、１日当たりの搾乳回数が多く
できないという不利があった。

【０００４】そこで、本発明はかかる点に着目してなさ
れたものであり、その目的は、合理的な配置構成を採用
することで、作業者の作業負担をより軽減することを可
能にしながら、動物の搾乳回数を極力増やすことが可能
となる搾乳設備を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の搾乳設
備によれば、搾乳対象となる動物が居住する居住エリア
とは別の箇所に餌場が設けられ、動物が、前記居住エリ
アから搾乳場所を通り餌場に行き、且つ、餌場から居住
エリアに戻る一方向の経路に沿って自由に移動できるよ
うに動物の移動経路が構成され、搾乳場所には、そこへ
やって来た動物に対して自動的に搾乳作動を実行する自
動搾乳装置が設けられ、搾乳場所における自動搾乳装置
への入口部が、居住エリアに居る動物が目視できる位置
に配置されている。

【０００６】従って、居住エリアに居る動物が餌を食べ
るために餌場に行こうとすると、居住エリアから餌場に
直接行くことはできないが、一方向経路に沿って搾乳場
所を通り自由に餌場に行くことができる。そして、搾乳
場所には自動搾乳装置が設置され、そこへ来た動物に対
して自動的に搾乳作動が実行されるので、動物は餌場へ
行く毎に確実に搾乳が実行されることになる。尚、餌は
餌場にあるので、搾乳場所に動物が長く停滞することは
ない。又、居住エリアから餌場に行こうとするとき、居
住エリアに居る動物は、搾乳場所における自動搾乳装置
への入口部が目視できるので入口部から搾乳場所に向け
て移動できることになる。尚、動物は、経験によって居
住エリアから目視できる前記入口部が前記一方向経路の
入口、つまり、餌場への経路の入口であることを学習す
ることにより、迷うことなく移動できることになる。

【０００７】その結果、合理的な配置構成を採用するこ
とで、作業者の作業負担をより軽減することを可能にし
ながら、自動搾乳装置による動物に対する搾乳の回数を
極力増やすことにより、搾乳収量を極力多くすることが
できるようになった。

【０００８】請求項２に記載の搾乳設備によれば、請求
項１において、前記入口部には、前記居住エリアからや
って来た動物が、前記自動搾乳装置による前記自動搾乳
が実行される搾乳室に１頭づつ入ることを許容するよう
に開閉操作自在な開閉手段が備えられ、この開閉手段
が、居住エリアに居る動物が目視できる位置に配置され
ている。

【０００９】従って、自動搾乳装置による動物に対して
搾乳を行っているときに別の動物が搾乳室に入ってきて
搾乳の邪魔をする等の不利がないように、開閉手段にて
別の動物が入ってくるのを抑制することで搾乳を能率よ
く行える。しかも、居住エリアに居る動物は、他の動物
が通過する毎に開閉される開閉手段を目視することがで
きるので、搾乳場所における自動搾乳装置への入口部で
あることをより確実に認識し得る。

【００１０】その結果、より確実に、動物が迷ったりす
ることなく入口部から搾乳場所を通り餌場に向けて移動
できることになる。

【００１１】請求項３に記載の搾乳設備によれば、請求
項２において、前記開閉手段を開閉操作自在なアクチュ
エータと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手
段とが備えられ、前記制御手段は、動物の通過に伴っ
て、前記開閉手段を開閉操作させるように構成されてい
る。

【００１２】開閉手段がアクチュエータにて開閉操作さ
れることから、その作動に伴ってアクチュエータの作動
音や開閉手段の開閉する際の操作音等により、動物は、
そこが入口部であることを、視覚に加えて聴覚によって
も、より確実に認識し得ることになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る搾乳設備
を、搾乳対象となる動物として乳牛に適用した場合につ
いて、図面に基づいて説明する。図１に牛舎の全体レイ
アウトが示されている。１Ａは自動搾乳に適合した牛の
餌場、１Ｂは自動搾乳に適合しない牛の餌場であり、２
Ａは自動搾乳に適合した牛の居住エリアとしての第１エ
リア、２Ｂは自動搾乳に適合しない牛のフリーストール
である第２エリア２Ｂ、３は搾乳場所としての搾乳場で
あり、第１，第２エリア２Ａ，２Ｂにはパイプで仕切ら
れた多数のストール（寝床）２ａ，２ｂが配置されてい
る。餌場１Ａと第１エリア２Ａとは２箇所の一方向ゲー
ト４，５で仕切られており、これら一方向ゲート４，５
は、餌場１Ａから第１エリア２Ａへの通過のみ許容する
ように構成されている。つまり、この一方向ゲート４，
５が一方向通過手段に相当する。そして、第１エリア２
Ａ及び第２エリア２Ｂと搾乳場３との間には、牛が移動
する通路Ｌ１と、搾乳の順番を待つ待機場６が設けられ
ている。又、搾乳場３と餌場１Ａとの間には通路Ｌ２が
形成されている。従って、第１エリア２Ａに居る牛は、
搾乳場３を通り餌場１Ａに行き、食餌した後に一方向ゲ
ート４，５を通過して第１エリア２Ａに戻るように一方
向の循環経路に沿って移動するようになっている。第１
エリア２Ａと餌場１Ａとにより飼育エリアが構成される
ことになる。尚、第２エリア２Ｂと餌場２Ｂとの間は自
由に往来ができるように通路Ｌ３が形成されている。

【００１４】前記第１及び第２エリア２Ａ，２Ｂと、前
記搾乳場３との間には、第１エリア２Ａに居る牛が搾乳
場３に自由に行くことができ、第２エリア２Ｂに居る牛
が搾乳場３に行くことを禁止する第１状態と、第１エリ
ア２Ａに居る牛が搾乳場３に移動することを禁止し、第
２エリア２Ｂに居る牛が搾乳場３に自由に行くことがで
きる第２状態とに切り換え自在な開閉ゲートＧ8 が設け
られている。前記搾乳場３には、やって来た牛に対して
自動的に搾乳具としてのティートカップ５０を乳首に装
着して搾乳を行う自動搾乳装置Ａが設けられている。

【００１５】この牛舎における搾乳システムを概略説明
すると、搾乳対象である複数の牛を、前記自動搾乳装置
Ａによる自動搾乳に適合する牛と、自動搾乳に適合しな
い牛とに区分けして群管理するようになっており、自動
搾乳に適合する牛（以下、自動牛と称する）は、前記第
１エリア２Ａにて居住するように管理され、自動搾乳に
適合しない牛（以下、マニュアル牛と称する）は前記第
２エリア２Ｂにて居住するように管理される。尚、自動
搾乳に適合しない牛とは、例えば乳首の形状がティート
カップ５０の形状に合わずに、自動的に装着させること
が困難な牛や、搾乳場３所に入ると落ち着かずに暴れて
自動搾乳が実行できない牛、あるいは、乳房炎等の病気
にかかっている牛等であり、自動搾乳装置Ａによる自動
搾乳が適正に行なうことができない牛を言う。

【００１６】尚、１日のうちの多くの時間帯において
は、図２に示すように、前記開閉ゲートＧ8 は第１状態
に切り換えられており、前記第１エリア２Ａ内に居る前
記自動牛は、空腹になると何時でも自由に搾乳場３を通
り餌場に行くことができる。又、搾乳場３において自動
搾乳装置Ａによる搾乳が行われるときに動物が食餌する
箇所には、牛の嗜好をそそる美味しい餌である濃厚飼料
が給餌されており、このことを知っている（教育されて
いる）乳牛が、空腹になると自然に搾乳場３に向かうよ
うになるのである。尚、自動搾乳装置Ａによる搾乳が行
われないときに食餌する箇所である前記餌場１Ａ，１Ｂ
には、牧草等の粗飼料を多く含む飼料を給餌するように
している。自動牛は、何時でも自由に搾乳場３に行くこ
とができるが、各牛は後述するように各牛に備えられた
リスポンダにより発信される個体識別情報をタグＴによ
って検出して個体識別が行えるように構成され、前回の
搾乳時間から設定時間（約４時間）が経過していない場
合には、自動搾乳を実行することなく搾乳場３から退出
させることになる。

【００１７】前記マニュアル牛は、人為的に管理されて
搾乳が行われるようになっている。つまり、第２エリア
２Ｂに居るマニュアル牛は前記通路Ｌ３を通り何時でも
餌場に行き食餌することができるが、通常では開閉ゲー
トＧ8 が閉じているために搾乳場３に自由に行くことは
できない。そして、作業者が、予め定めた搾乳時間にな
ると、開閉ゲートＧ8 を第２状態に切り換えて、第２エ
リア２Ｂに居るマニュアル牛を搾乳場３に順次移動させ
て、基本的には、搾乳場３において手動操作にてティー
トカップを装着して搾乳を行うことになる。尚、搾乳が
終了したマニュアル牛は帰路Ｌ４を通り、第２エリア２
Ｂに戻るようになっている。

【００１８】次に、搾乳場３について説明する。図１に
示すように、搾乳場３では、直列配置された２箇所の搾
乳室７，７の夫々に自動搾乳装置が設置され、これらの
搾乳室の横に移動通路８と、自動搾乳に失敗した牛を入
口側に戻すための戻り通路Ｌ５とが並んで設けられてい
る。図５に示すように、移動通路８の入口側（待機場６
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には乳牛の入口である第２（第４）ゲートＧ2,
Ｇ4 、及び出口である第３（第５）ゲートＧ3,Ｇ5 が装
備されている。移動通路８の出口側には、自動牛を餌場
１Ａへの通路Ｌ２と戻り通路Ｌ５とに振り分ける第６ゲ
ートＧ6 と、マニュアル牛を帰路Ｌ４と戻り通路Ｌ５と
に振り分ける第７ゲートＧ7 とが設けられている。尚、
戻り通路Ｌ５の待機場６側には、待機場６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。

【００１９】開閉手段としての前記第１ゲートＧ1 は、
通常テキサスゲートと呼ばれ、図８，図９に示すよう
に、上下軸心Ｐ１回りで揺動可能な左右一対のゲート片
９，９を備え、天秤構造の中継リンク３２を介して、１
個のエアーシリンダＣ１（アクチュエータの一例）によ
って一対のゲート片９，９を同時に開閉可能な観音開き
構造に構成されている。この第１ゲートＧ1 は第１エリ
ア２Ａにいる牛が目視できる位置に配置され、迷うこと
なく牛がこの第１ゲートＧ1 が設けられた入口部から搾
乳場３に向けて移動することができるように構成されて
いる。又、別の牛がそのゲートを通過する際、前記エア
ーシリンダＣ１による開閉操作されたときに、その作動
音やゲートが開閉するときの操作音等によっても、餌場
１Ａへ行くための経路の入口部であることを認識できる
ことになる。

【００２０】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、開き位置では移動通路８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 も
全く同じ構造である。

【００２１】第３ゲートＧ3 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１０と、この第
１扉１０に上下軸心回りで揺動可能に支承された第２扉
１１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７（ヘ）参照〕。第２搾
乳室７の第５ゲートＧ5 も全く同じ構造に設定されてい
る。

【００２２】第６ゲートＧ6 は、移動通路８と前記通路
Ｌ２とを連絡させる位置と、移動通路８と前記戻り通路
Ｌ５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。第７ゲートＧ7 は、夫々上下向きの軸心回りで揺
動可能に設けられ、移動通路８と戻り通路Ｌ５とを連絡
させる位置と、移動通路８と帰路Ｌ４とを連絡させる位
置に切り換え自在に構成されている。

【００２３】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 〜Ｓ8 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。

【００２４】図３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
点における移動通路８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
側の移動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の始端側の移動
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の終端側の移動通
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Ｓ6 は、第２搾乳室７の始端側の移動通路反対側
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。上下一対の第７、第８センサＳ7,Ｓ8
は、第２搾乳室７の終端側付近における移動通路８を直
交する状態に配置されており、第１，第２センサＳ1,Ｓ
2 と同様に第７センサＳ7 は脚部分を、第８センサＳ8
は胴体部分を夫々検出する。

【００２５】次に、図３〜図７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３（イ）に示すように、第２ゲートＧ2 が開
き、かつ、第６ゲートＧ6 が餌場への通路側に振り分け
る位置に操作されており、その他のゲートＧ1,Ｇ3,Ｇ4,
Ｇ5 は全て閉じている。図３（ロ）に示すように、第１
ゲートＧ1 が開き、牛が移動通路８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リスポンダ
（図示せず）によってタグ（受信装置）Ｔが固体（牛）
検出作動すると、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４（ハ）参照〕。

【００２６】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、次の牛が移動通路８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、
つまり、待機場６の壁部に配置された存否センサＳ9 に
よって第１ゲートＧ1 手前の待機位置に牛が来ているこ
とが確認され、かつ、第１，第２搾乳室７，７のいずれ
かが空いている条件のときにのみ開き操作されるように
なっている。存否センサＳ9 は、超音波式のセンサであ
り待機場６の比較的広い範囲にわたり牛の存否を判別す
るように構成されている。

【００２７】次に牛が移動通路８に入り、第１，第２セ
ンサを通過すると第１ゲートＧ1 が閉じられ、かつ、第
２搾乳室７の入口である第４ゲートＧ4 が開き（第２ゲ
ートＧ2 が閉じた時点、又は第１ゲートＧ1 が開く時点
で第４ゲートＧ4 を開いても良い）、２頭目の牛を第２
搾乳室７に迎える準備ができあがる〔図４（ニ）参
照〕。そして、第３，第４、及び第５センサＳ3,Ｓ4,Ｓ
5 が検出作動して牛が第２搾乳室７に入って、そのタグ
Ｔが固体検出すると、第４ゲートＧ4 が閉じられ、２箇
所の搾乳室７，７での搾乳状態となる。

【００２８】次に、第１搾乳室７での搾乳が終了する
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、牛が移動通路８に進む〔図５（ホ）
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１１が図５（ヘ）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７，第８センサＳ7,Ｓ8 に差し掛
かると第３ゲートＧ3 が閉じられるとともに第１ゲート
Ｇ1 が開き〔図６（ト）参照〕、第７，第８センサＳ7,
Ｓ8 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、牛は通路Ｌ２を通っ
て餌場１へ開放される。

【００２９】第２搾乳室７での搾乳が終わると、上記第
１搾乳室７の場合とほぼ同様に作用する〔図６（チ）参
照〕が、違いを述べると、第５ゲートＧ5 の閉じ作動と
第１ゲートＧ1 の開き可能状態とは、第７，第８センサ
Ｓ7,Ｓ8 の通過完了検出で達成される（図７参照）とと
もに、第４ゲートＧ4 は依然として閉じ状態に維持され
ている点である（このときに第４ゲートＧ4 が開き作動
されるのは、その時点で第１搾乳室７に牛が入っている
場合である）。そして、第２搾乳室７の牛が移動通路８
外に退出したときに、未だ第１搾乳室７に牛が来ていな
いのであれば、各ゲートＧ1 〜Ｇ6 は第２ゲートのみ開
いた初期状態に戻る。

【００３０】このシステムでは、両方の搾乳室７，７が
共に空の状態では、第１搾乳室７に優先して牛を入れる
ように設定されている。又、各搾乳室７，７前の移動通
路８における第３〜第６センサＳ3 〜Ｓ6 のクロス配置
の利点は次のようである。すなわち、直列配置された搾
乳室７への移動通路８からの出退移動は、搾乳室７の横
側壁部分で行う構造上、センサの斜め配置によって搾乳
室７の入出口に近い位置でセンシングできる機能、及
び、例えば、第２搾乳室７を出た牛が第７，第８センサ
Ｓ7,Ｓ8 の通過中にバックすることがあると、第５，第
６センサＳ5,Ｓ6が作動してその不都合を検出できる機
能、の双方の機能を発揮できることであり、各ゲートの
前後に移動通路８に直交してセンサを配置する手段より
も、検出地点、及び必要センサ数の点で優れている。

【００３１】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、その開閉作動は自動搾乳装
置の動作を制御する制御装置（図示せず）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７，第
８センサＳ7,Ｓ8 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 〜Ｓ8
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。

【００３２】自動搾乳装置Ａにおける搾乳作用部分の構
造について説明する。図１０〜図１３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）Ａａ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。

【００３３】図１０，図１１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５４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６
３ａ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。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。

【００３４】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１０参照）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。

【００３５】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。

【００３６】図１２，図１３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
６９ａ，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、２箇所の搾乳室７，７
の右側脇に亘って架設された左右一対の移動用レール６
２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６８ａ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。

【００３７】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１３に示すように各センサ５５，
５６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。

【００３８】ここで、搾乳器ＡａとセンサロボットＡｂ
との合体構造を説明すると、図１４に示すように、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７
２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１４（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１４（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。

【００３９】次に、自動搾乳装置Ａの作用を、図１５〜
図２０を参照して説明する。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１
５）。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Ａ
ｂが搾乳器Ａａに合体する（図１６参照）。

【００４０】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１７，図１８参照）。

【００４１】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２８参照）のティートカップ５０の装着トラ
イが開始され（図１９）、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は隣の第２搾乳室７へと向かうのである。

【００４２】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２０）。それから、搾乳
が開始されるのである。

【００４３】つまり、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５０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５
０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。

【００４４】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１８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２５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２５
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。

【００４５】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。

【００４６】すなわち、図２６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）、

【００４７】

【数１】算術平均：ｌ_Av＝ｌ₁＋…ｌ_n／ｎ，θ_AV＝θ
₁＋…θ_n／ｎ

【００４８】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１８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。

【００４９】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２１〜図２４を用いて説明す
る。この手順に到るまでに、いずれの搾乳室７，７にも
牛が入っていない状態で且つ前記存否センサＳ9 により
入口付近の待機場所に牛が存在していることを確認する
と、第１ゲートＧ1 を開き作動させて、牛を搾乳場３へ
導くことになる。先ず、入口ゲートＧ2又はＧ4を開け
（ステップ＃１）、第３又は第５センサＳ3又はＳ5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 又はＧ4 を閉じる（ステップ＃３）。搾乳室７でタ
グＴ検出がされると（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６ゲートを切
り換え牛を待機場６（第１エリア２Ａ）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（ステップ＃６）る。この場合、牛
の首に巻回装備された首輪状のリスポンダ（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、タグＴによる検出ができない事
態を避けられるようになる。

【００５０】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。

【００５１】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）。

【００５２】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）。

【００５３】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６ゲートＧ6
をそのままに維持して（ステップ＃２７）牛を餌場１に
移動させ、満たない場合は第６ゲートＧ6 を切換え（ス
テップ＃２８）、もう一度搾乳を行うべく牛を入口側に
戻す。

【００５４】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。

【００５５】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
８参照）、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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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６ゲートＧ6 を切換るステ
ップ＃２８に移行し、牛を待機場６（第１エリア２Ａ）
に戻すようにする。

【００５９】前記自動牛に対する搾乳は、上記したよう
な自動搾乳装置Ａの動作により適宜実行されることにな
るが、装着に失敗して入口側に戻る牛については、前記
制御装置８１により個体識別情報として失敗した回数が
判別されるようになっており、この装着失敗の回数が設
定回数を越えている場合には、このような牛は自動搾乳
装置による自動搾乳に適合していないものとして、前記
マニュアル牛として再登録して、それ以後は第２エリア
２Ｂに移動させる。

【００６０】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。

【００６１】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２２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。

【００６２】前記マニュアル牛に対する搾乳は、基本的
にはマニュアル（手作業）にて搾乳を行うようにしてい
る。つまり、予め設定された搾乳時間になると、作業者
が開閉ゲートＧ8 を第２状態に切り換えて、第２エリア
２Ｂに居る牛を順次、前記搾乳室７へ移動させて、前記
「手動モード」に切り換えて、手動操作にてティートカ
ップ５０をマニュアル牛の乳首に装着させて搾乳器Ａａ
による搾乳を実行させるのである。このとき、タグＴに
て検出される牛の個体識別情報に基づいて、前回、自動
牛として登録されていた牛が複数回の装着失敗によって
マニュアル牛として再登録された牛であることが判別さ
れた場合には、そのことが例えば音声や画像表示等にて
報知され、このような牛に対しては、切換スイッチ８４
を「自動モード」に切り換えて、ティートカップ５０の
自動装着を行わせて、自動装着が適正に実行された場合
には、再度、自動牛として登録し直して、第１エリア２
Ａに戻すようにしている。

【００６３】〔別実施形態〕（１）上記実施形態では、第１ゲートＧ1 を開閉操作す
るアクチュエータとして、エアーシリンダを用いたが、
電動式アクチュエータや油圧式アクチュエータ等であっ
てもよい。

【００６４】（２）前記自動搾乳装置への入口部の近く
に第１エリアに居る牛が注目するように、発光手段等を
設けてもよい。

【００６５】（３）上記実施形態では、自動牛とマニュ
アル牛とを区画して管理するようにしたが、総ての牛を
第１エリアに居住させるようにして、自動搾乳に適合で
きない牛は別の場所に分けて管理するようにしてもよ
い。

【００６６】（４）上記実施形態では、動物の一例とし
て牛の搾乳の場合を例示したが、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】牛舎レイアウトを示す全体平面図

【図２】搾乳場、及び各ゲートと各センサの配置状態を
示す平面図

【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】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図

【図６】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図

【図７】センサとゲートとの連係作動状態を示す作動図

【図８】第１ゲートの正面図

【図９】第１ゲートの開閉操作状態を示す作動図

【図１０】搾乳器を示す側面図

【図１１】搾乳器を示す平面図

【図１２】センサロボットを示す側面図

【図１３】センサロボットを示す平面図

【図１４】装着部と非装着部の構造を示す一部切欠きの
側面図

【図１５】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１６】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１７】スキャナーのセンシング状態を示す要部の側
面図

【図１８】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】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２４】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２５】スキャナーによる計測原理を示す平面図

【図２６】スキャナーによる乳頭検出のアルゴリズムを
示す図

【図２７】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】

１Ａ餌場２Ａ居住エリア３搾乳場所Ａ自動搾乳装置Ｃ１アクチュエータＧ1 開閉手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搾乳対象となる動物が居住する居住エリ
アとは別の箇所に餌場が設けられ、前記動物が、前記居
住エリアから搾乳場所を通り前記餌場に行き、且つ、前
記餌場から前記居住エリアに戻る一方向の経路に沿って
自由に移動できるように動物の移動経路が構成され、前記搾乳場所には、そこへやって来た前記動物に対して
自動的に搾乳作動を実行する自動搾乳装置が設けられ、前記搾乳場所における前記自動搾乳装置への入口部が、
前記居住エリアに居る動物が目視できる位置に配置され
ている搾乳設備。
【請求項２】前記入口部には、前記居住エリアからや
って来た動物が、前記自動搾乳装置による前記自動搾乳
が実行される搾乳室に１頭づつ入ることを許容するよう
に開閉操作自在な開閉手段が備えられ、前記開閉手段が、前記居住エリアに居る動物が目視でき
る位置に配置されている請求項１記載の搾乳設備。
【請求項３】前記開閉手段を開閉操作自在なアクチュ
エータと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手
段とが備えられ、前記制御手段は、動物の通過に伴っ
て、前記開閉手段を開閉操作させるように構成されてい
る請求項２記載の搾乳設備。