착유용 착유컵 싱크로부착장치{The synchronizer system of teat-cup for milking system}

본 발명은 자동착유용 착유컵 싱크로 부착장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 착유기로 젖소의 젖을 착유할 때 착유컵을 젖소의 유두위치에 근접시켜 이를 한번에 부착시키는 무인 착유자동화시스템을 제공하여 신속하고 위생적인 착유가 이루어지게 하는 착유용 착유컵 싱크로 부착장치에 관한 것이다.

일반적으로 젖소의 유방의 유두는 전방에 2개와 후방에 2개로 4개의 분방(分房)이 횡막으로 막아져 구획되어 있는데, 젖소의 체내에서 생성된 젖은 이와 같은 각각의 분방으로 모아지므로, 이때 분방에 모아진 젖은 착유기로 착유를 하게 된다.

젖소의 유방은 앞뒤 유방의 크기가 상이하며 앞측 유방은 약 40% 정도의 크기이며, 뒤측 유방의 약 60%정도의 크기를 가지므로 생성된 젖의 량도 차이가 있기 마련이다.

이러한 점을 고려하지 않은 상태로 착유시스템을 적용하여 착유작업을 수행하였을 경우 분방이 적은 곳에는 과다한 착유현상이 유발되어 젖소가 스트레스에 시달리게 됨은 물론, 유방염 등 감염발생의 원인이 된다.

종래의 착유작업은 사람이 하나씩 독립된 착유컵을 손으로 유두에 직접 부착하여 착유를 하게 된다. 이와 같이 수작업에 의한 착유 작업은 비위생적일 뿐만 아니라, 많은 노동력 과 작업시간이 과다하게 소요되는 등 문제점이 있었다.

위와 같은 문제점을 해결하고자 최근에 착유자동화시스템이 선진낙농국가 등에서 연구되어 개발되어 일부는 실용화되고 있으나 젖소의 유방이 분방으로 나뉘어져 착유량 조절의 문제와 유방의 크기와 유두의 위치가 젖소개체별로 상이하여 이에 대응되는 기술적 문제가 해결되지 아니한 상태이다.

상기의 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 착유기에 착유컵들을 일체화하여 착유시 젖소의 유두가 위치하는 곳에 착유컵을 한번에 장착하여 신속하고 정확하게 착유작업이 이루어지게 하는 착유용 착유컵 싱크로부착장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 무인 자동화로 이루어지는 착유작업으로 위생적인 착유가 가능하고, 이에 노동력 절감과 작업시간을 단축할 착유용 착유컵 싱크로 부착장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 착유컵 싱크로부착장치에 따른 착유기가 매니퓰레이터에 설치된 것을 나타낸 개략 측면도,

도 2는 도 1의 착유기가 장착되는 착유핸드부를 나타낸 개략단면도,

도 3은 도 1의 착유기를 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 측면도,

도 5는 도 3의 착유기내에 설치되는 유두간격조절수단을 보인 요부 분해사시도,

도 6은 도 3의 착유기의 내부에 설치되는 유두간격조절수단 중 좌우위치조절부를 나타낸 개략단면도,

도7은 도 3의 착유기의 내부에 설치되는 유두간격조절수단 중 전후위치조절부를 나타낸 개략단면도.

도 8은 도 3의 착유기의 덮개부분을 제외한 것을 나타낸 평면도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

1 ; 착유기 2 ; 매니퓰레이터

3 ; 회전암 4 ; 연결부

5 ; 결합부 7 ; 착유핸드부

10 ; 상하위치조절수단 13,25 ; 스텝모터

15 ; 스크루 17 ; 웜기어

19 ; 힌지축 20 ; 착유기작동부

21 ; 제1구동축 23 ; 제2구동축

31 ; 본체 32 ; 덮개

33; 핸드그립부 34 ;맥동라인

35 ; 착유컵 36 ; 연결브라켓

37 ; 착유컵홀더 38 ; 하우징

38a ; 수용부 38b ; 가이드바

39 ; 툴바그립부 50 ; 유두간격조절수단

51 ; 좌우위치조절부 52,62 ; 작동기어축

53,54 ; 웜기어 55,56 ; 전달기어

57 ; 연결축 61 ; 전후위치조절부

63,64 ;제1,2 베벨기어 65 ; 스크루기어

66 ; 랙부재 67 ; 회동축

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 매니퓰레이터의 일단부와 결합된 착유용 착유컵 싱크로부착장치에 있어서: 전방부에 결합부가 형성되며, 그 내측에 각각의 스텝모터 연결되는 제1구동축 및 제2구동축이 구비되어 착유기를 작동시키는 착유기구동부와; 상기 착유기구동부가 내설된 착유핸드부의 결합부와 결합되는 착유기본체 일측의 핸드그립부와, 타측의 툴바그립부와; 본체의 상측에 구비되는 다수의 착유컵을 내장한 착유컵홀더와; 상기 본체의 내측에 설치되고 상기 착유컵홀더의 하부와 결합되어 전후, 좌우로 위치 이동시키는 유두간격조절수단를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 착유기는, 본체와; 본체의 상측에 결합되는 덮개와; 덮개를 관통하는 착유컵을 내장한 착유컵홀더가 상기 본체 내부에 수용되어 본체에 결합되게 하는 연결브라켓과; 상기 착유컵홀더의 하단부에 결합된 연결브라켓이 수용되는 하우징과; 상기 하우징과 연결브라켓에 치합되어 회동되는 유두간격조절수단을 포함하여 구성될 수 있다.

유두간격조절수단은, 상기 착유기구동부의 제1구동축과 결합되는 작동기어축과, 상기 작동기어축과 치합되는 전후방 웜기어와, 상기 웜기어의 축과 결합되어 연동되는 전달기어와, 전달기어에 축설되어 타측으로 연결브라켓과 기어로 치합되는 연결축을 포함하는 좌우위치조절부; 및 상기 착유기구동부의 제2구동축과 결합되는 작동기어축과, 상기 작동기어축의 일단에 연결 형성되는 제1베벨기어와, 상기 제1베벨기어에 치합되는 제2베벨기어와, 상기 제2베벨기어의 상측으로 연장되어 형성된 스크루기어와, 이 스크루기어와 치합되는 나사부가 형성되고 하우징의 일측면에 고정된 랙부재와, 상기 하우징과 본체에 연통되게 연결 설치된 회동축을 포함하여 설치되는 전후위치조절부로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 착유컵 싱크로부착장치는 착유기에 설치된 4개의 착유컵을 동시에 젖소의 유두에 부착이 가능하고 착유를 할 수 있게 되어 착유시간의 단축은 물론, 유두간격조절수단이 제공되어 젖소마다 다른 유두간격에 능동적으로 대처가 가능하여 젖소의 개체마다 상이한 체형에 부합하고, 무인자동화에 의해 작업시간과 노동력을 절감시킬 수 있어 무인자동화에 따른 인건비 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 착유컵 싱크로부착장치에 따른 착유기가 매니퓰레이터에 설치된 것을 나타낸 개략 측면도이고, 도 2는 도 1의 착유기가 장착되는 착유핸드부를 나타낸 개략단면도이며, 도 3은 도 1의 착유기를 나타낸 사시도, 및 도 4는 도 3의 측면도를 나타내고 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자동착유용 착유컵 싱크로 부착장치는, 착유컵(35)이 구비된 착유기(1)와, 상기 착유기(1)를 장착시키는 착유핸드부(7)와, 상기 착유핸드부(7)를 상하로 운동케하는 상하위치조절수단(10)과, 착유기(1)를 수평 이동시키는 회전암(3)들로 연결 설치되는 매니퓰레이터(2), 및 상기 착유핸드부(7)의 상측에 설치되어 착유시 젖소의 유두위치를 확인하는 광센부(8)를 포함하여 구성된다.

상기 착유기(1)는, 본체(31)와, 상기 본체(31)의 상측에 결합되어 내부를 보호하는 덮개(32)가 형성되고, 상기 본체(31)의 측면에 상기 착유핸드부(7)의 결합부(5)가 결합되는 핸드그립부(33)가 형성되어 있다. 그리고 상기 본체(31)내에서 덮개(32)를 관통하게 설치되며, 그 연장되는 상단 내측에 다수의 착유컵(35)이 수용되는 착유컵홀더(37)가 설치되어 있다.

상기 착유컵(35)은 4개의 유니트로 앞에 2개, 뒤에 2개 형성되어 있고, 앞의 착유컵(35)간의 간격은 좁게, 뒤의 착유컵(35)간의 간격 폭은 넓게 형성되어 있다. 이와 같이 착유컵(35)간의 간격은 젖소의 유방의 앞뒤 유두 위치가 서로 다르기 때문이다.

그리고 상기 착유컵(35)의 일측에는 젖을 착유하는 맥동라인(34)이 연결 설치되어 있다.

이 맥동라인(34)이 연결되어 젖소의 젖을 착유하는 구성은 일반적인 공지기술로서 착유컵의 일측에 맥동라인(34)이 연결되어 진공상태를 만들어 착유하는 것은 이미 널리 알려진 공지기술이므로 설명을 생략한다.

한편, 상기 착유컵(35)을 수용하는 착유컵홀더(37)는 하단부는 상기 덮개(32)를 관통하여 본체(31)내의 연결브라켓(36)과 결합되며, 상측으로 상기 맥동라인(34)이 연결된 착유컵(35)들이 유두의 위치로 이동할 때 본체(31)내에서 컵의 위치를 고정하고 안내하는 역할을 하게 되며, 맥동라인(34)이 연결된 착유컵(35)을 수용하기 위하여 착유컵홀더(37)의 상부 외주 일측에는 가이드 홈(37a)을 형성한다.

상기 본체(31)내에는 회동가는하게 하우징(38)이 설치된다. 이 하우징(38)은 착유컵홀더(37)와 결합된 연결브라켓(36)이 수용되게 하는 수납공간부(38a)가 양측으로 마련되고, 그 중앙 하부의 내측으로는 젖소의 유두위치로 착유컵(35)을 위치이동시키는 유두간격조절수단(50)이 연결 설치되며, 하우징(38)의 양측으로는 베어링이 수납되는 수납홀(68)에 축지지로 본체(31)내에서 회동가능하게 회동축(67)이 설치되어 있다.

한편 상기 본체(31)의 일측면에는 착유자동시스템에서 제공되는 툴바(미도시)에 설치된 세척룸으로 착유기(1)를 장착시킬 수 있는 툴바그립부(39)가 설치되어 있다. 그리고 덮개(32)의 상측으로 돌출되는 착유컵홀더(37)의 주연부에는 착유컵(35)이 착유시 하우징(38)내로 이물질이 침투하는 것을 막으면서 착유컵홀더(37)의 유동시 밸런스를 유지하게 하는 주름연결부(40)가 설치되어 있다.

착유핸드부(7)는, 상기 회전암(3)의 일단과 결합되는 연결부(4)가 형성되고, 타단에 상기 착유기(1)를 장착시키는 결합부(5)가 형성되며, 그 내측에 각각의 스텝모터(25)와 연결되는 제1구동축(21) 및 제2구동축(23)이 설치되어 상기 착유기(1)의 착유컵(35) 위치이동을 제어하는 착유기구동부(20)가 구비되어 있다.

매니퓰레이터(3)는, 다수의 회전암(3)들로 연결되어 회전운동을 하게 설치되어 있고, 상기 회전암(3)의 일단에 연결되는 착유핸드부(7)에 착유기(1)를 창착하게 되어 있다. 그리고 상기 회전암(3)내에 착유기(1)를 상하 유동시키는 상하위치조절수단(10)이 구비되어 있다.

상기 상하위치조절수단(20)은, 상기 회전암(3)의 내측에 스크루(15)가 일단에 구비된 스텝모터(13)가 설치되어 있고, 상기 스크루(15)의 기어부(15a)와 치합되는 웜기어(17)가 설치되며, 이 웜기어(17)는 상기 착유핸드부(7)의 연결부(4)와 연결축(19)으로 결합되게 구성되어 있다. 이 상하위치조절수단(20)은 매니퓰레이터(3)에 의해 운반되는 착유기(1)를 젖소의 유방 근접부위에서 감지되는 광센서(카메라)에 의해 착유기(1)를 상하로 회동시켜 착유위치를 잡아주도록 작동되는 것이다.

광센서부(8)는, 상기 착유핸드부(7)에 설치되어 착유시 젖소의 유두위치를 센서로 검출하여 검출신호를 메인콘트롤러(미도시)에 입력시키고 제어하는 것으로 시야가 좁은 곳에 설치하는 것이 바람직하다.

첨부도면 도 5는 도 3의 착유기내에 설치되는 유두간격조절수단을 보인 요부분해사시도이고, 도 6은 도 3의 착유기의 내부에 설치되는 유두간격조절수단 중 좌우위치조절부를 나타낸 개략단면도이며, 도7은 도 3의 착유기의 내부에 설치되는 유두간격조절수단 중 전후위치조절부를 나타낸 개략단면도 및 도 8은 도 3의 착유기의 덮개부분을 제외한 것을 나타낸 평면도를 각각 도시하고 있다.

도시된 바와 같이 상기 착유기(1) 내에 설치되는 유두간격조절수단(50)을 설명하면 다음과 같다.

유두간격조절수단(50)은 상기 착유핸드부(7) 내에 설치되는 착유기 구동부(20)의 제1구동축(21)에 의해 제어되는 좌우위치조절부(51)와, 착유기 구동부(20)의 제2구동축(23)에 제어되는 전후위치조절부(61)로 구성되어 있다.

상기 좌우위치조절부(51)는, 상기 착유기구동부(20)의 제1구동축(21)이 본체(31)의 내측으로 수용되어 결합되는 작동기어축(52)에 형성된 스크류와 좌우 웜기어(53)(54)가 치합되고, 상기 웜기어(53)(54)와 축의 일단에 형성된 기어(55)와 치합되어 연동되게 전달기어(55)(56)가 형성되고, 상기 전달기어(56)와 동축 일단부에 기어가 형성된 연결축(57)이 연결브라켓(36)과 기어 결합되어 연결축(57)의 회전 방향에 따라 연결브라켓(36)이 하우징(38)내의 가이드 바(38b)와 접촉된 상태로 전진과 후퇴를 하게되어 착유컵홀더(37)가 좌,우 이동되어 위치를 조절하게 된다.

전후위치조절부(61)는, 상기 착유기구동부(20)의 제2구동축(22)과 일단이 결합되는 작동축(62)이 설치되고, 작동축(62)의 타단으로는 제1베벨기어(63)가 설치되며, 제1베벨기어(63)와 치합되는 제2베벨기어(64)가 직각방향에 설치된다.

그리고 상기 제2베벨기어(64)의 상측으로 스크루기어(65)가 형성되며, 이 스크루기어(65)와 치합되는 나사부(66a)가 형성되고 타측은 상기 하우징(38)의 일측면에 고정되는 랙부재(66)가 형성되어 있다.

한편 상기 하우징(38)의 타측과 양측으로는 베어링이 수납되는 수납홀(68)이 형성되고 본체(31)의 일측면을 관통하여 회동축(67)으로 회동가능하게 연결 설치되어, 상기 기어들의 회전에 따라 하우징(38)이 본체(31)내에서 회동가능하게 된다.

여기서 상기 좌우위치조절부와 전후위치조절부는 착유기구동부(20)의 구동축(21)(23)의 작동에 따라 착유컵(35)의 동작이 전후와 좌우로 움직일 수 있게 구성되어 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 자동착유용 착유컵 싱크로 부착장치의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

작동순서로는 먼저, 상기 매니퓰레이터(2)의 회전암(3)내에 구비되는 상하위치조절수단(10)의 작동으로 젖소의 유두 위치에 맞게 착유기(1)를 상하 조절하여 각도를 맞추게 된다. 그 후 착유핸드부(7)에 설치된 광센서(8)에 의해 유두위치가 확보되면 메인콘트롤러에 영상신호를 출력한다. 이후 매니퓰레이터(3)의 제어신호에 따라 착유핸드부(7)내에 있는 스텝모터(25)와 연결된 구동축(21)(23)에 동력이 전달되고, 이어서 유두간격조절수단인(50)인 좌우위치조절부(51)와 전후위치조절부(61)의 제어동작으로 앞쪽의 유두간격, 뒤쪽의 유두간격, 앞뒤간의 유두간격 조정이 이루어져 착유컵(35)들이 젖소의 유두와 정확하게 접촉하게 된다.

여기서 좌우위치조절부(51)의 작동과정은, 착유기구동부(20)의제1구동축(21)과 연결된 작동기어축(52)이 회전하게 되면 이에 치합된 웜기어(53)가 회전하고, 이어서 웜기어와 치합된 전달기어(55)(56)들이 회전하게 된다. 이때 하부 전달기어(56)에 결합된 연결축(57)이 함께 회전하게 되는데, 상기 연결축(57)의 기어부와 연결브라켓(36)이 치합되어 있어 연결브라켓(36)이 연결축(57)의 회전 정도에 따라 작동하게 되어 하우징(38)의 내벽에 형성된 가이드바(38b)를 따라 좌우로 이동하게 된다. 이로써 하우징(38)의 양측에 연결된 착유컵(35)이 수용된 착유컵홀더(37)가 좌우로 유동되어 착유컵(35)을 젖소의 유두에 정확히 좌,우 접촉이 되게 조정되는 것이다.

전후위치조절부(61)의 작동과정은, 상기 착유기구동부(20)의 제2구동축(23)과 연결된 작동기어축(62)이 회전하게 되면 작동기어축(62)의 일단에 형성된 제1베벨기어(63)과 치합된 제2베벨기어(64)가 회전하게 된다. 따라서 제2베벨기어(64)상단부에 형성된 스크루기어(65)가 회전하게 되고, 이에 연동하여 치합된 랙부재(66)가 상하운동을 하게 된다. 이때 상기 랙부재(66)는 하우징(38)에 고정되고 하우징(38)은 회동축(67)으로 회전가능하게 결합된 상태이기 때문에 하우징(38) 또한 상하운동을 하게 되는 것이다. 따라서 하우징(38)에 결합된 착유컵(35)이 전후방으로 움직이게 조정되어 젖소의 전후방 유두에 착유컵(35)을 접촉시킬 수 있게 되는 것이다.

종전에 착유컵(35)을 하나씩 부착하던 것을 상기 부착장치는 4개의 착유컵(35)을 동시에 장착이 가능하도록 간격을 조절할 수 있고, 젖소개체마다 다른 유두간격에 능동적으로 대처가 가능한 것이다.

이에 본 발명이 속하는 기술은 스텝모터 제어기술, 고정밀 위치제어기술이 조합될 뿐만 아니라, 젖소라는 생명체를 대상으로 하기 때문에 일반기계와 달리 착유우의 비유생리에 적합한 처리를 완전하게 해 주지 않으면 안 된다는 점에서 중요한 시스템장치인 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 얼마든지 변형가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동착유용 착유컵 싱크로 부착장치는, 4개의 착유컵을 동시에 장착이 가능하도록 간격을 조절할 수 있고, 젖소마다 다른 유두간격에 능동적으로 대처가 가능하여 소의 착유 생리에 적합하고 착유작업의 간편화로 작업시간과 노동력을 절감시킬 수 있어 무인자동화에 따른 인건비 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 4번의 반복작업으로 이루어진 착유컵 부착을 한번에 해결함으로써 전체 착유작업시간의 단축도 가능하다. 본 장치는 소의 착유생리에 적합하게 시스템을 구성하여 기계와 생물의 적절한 조화를 이루는 것이다.