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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Probenahme an
Milchsammelwagen und Melkanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die
automatische Probenahme an Milchsammelwagen und Melkanlagen dient
der Qualitätskontrolle
bei der Milchübernahme.
Dabei werden Probenflaschen eingesetzt, in welche automatisch eine
repräsentative
Milchprobe während
der Übernahme
der Milch in den Sammelwagen oder beim Melkvorgang an Melkautomaten
abgezweigt wird (
EP
0 460 359 B1 ,
EP
0 617 789 B1 ). Die Milchproben werden anschließend in
einem Labor analysiert. Von der Qualität der Milch, beispielsweise
vom Fettgehalt, hängt
unter anderem die Höhe
des "Milchgeldes" ab. Eine eindeutige
Zuordnung der Milchprobe zum Lieferanten bzw. zur gemolkenen Kuh
ist deshalb unerlässlich.
Die Probenflaschen sind deshalb mit einem Kennzeichnungscode, beispielsweise
einem Barcode-Ettiket oder einem TAG, einem elektronischen, berührungslos
arbeitenden Schreib-Lesespeicher, versehen.
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Es
ist auch eine fixe Zuordnung der befüllten Probenflaschen in einem
x,y- oder Linearmagazin bekannt. Um ein Vertauschen der Proben zu
verhindern, wird der Transportbehälter für die Probenflaschen in der
Regel versiegelt.
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Bekannte
Anordnungen zur automatischen Probenahme unterscheiden sich in den
Transportbehältern
und der Zuführung
der Probenflaschen zu einem Abfüllelement
der Probenahmeneinrichtung sowie in der Überführung in und aus einer Befüllposition.
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Aus
der
DE 34 15 873 C2 ist
eine Anordnung zur automatischen Probenahme bekannt, welche zwei
Rundmagazine sowie eine Vorschubeinrichtung und Kodiereinrichtung
zwischen den Rundmagazinen und eine getriebliche Verbindung der
Vorschubeinrichtung mit einer Antriebseinrichtung für die Böden der
Rundmagazine aufweist.
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Es
ist auch bekannt, anstelle der Vorschubeinrichtung einen Drehstern
anzuordnen. Eine Probenflasche aus einem als Auslaufmagazin angeordneten
Rundmagazin wird auf den Drehstern befördert. Hier wird die leere
Probenflasche durch eine Identifikationseinrichtung, beispielsweise
einer Lese-Schreibeinrichtung,
identifiziert, das heißt
ausgelesen und/oder beschrieben. Danach erfolgt das Befüllen der
Probenflasche, indem ein Abfüllelement, beispielsweise
eine Injektionsnadel einer Probenahmeeinrichtung, abgesenkt wird,
so dass ein Verschlussstopfen der Probenflasche durchdrungen wird.
Der Drehstern kann auch angehoben werden, so dass die Probenflasche
mit ihrem Verschluss in den Wirkungsbereich des Abfüllelementes
gelangt. Die befüllte
Probenflasche wird dann von dem Drehstern in das Einlaufmagazin
befördert.
Nach Abschluss der Probenahmen bzw. bei gefülltem Einlaufmagazin wird dieses
entnommen und zum Analyselabor transportiert.
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Aus
der
EP 0 183 097 A1 ist
eine Anordnung zur automatischen Probenahme mit einem rechteckigen
Transportbehälter bekannt.
Die Zuordnung der Proben flaschen erfolgt durch fixe Positionen.
Zur Probenahme wird das Abfüllelement,
beispielsweise eine Injektionskanüle der Probenahmeeinrichtung,
in x,y-Richtung verfahren, um zu der entsprechenden Probenflasche
zu gelangen. Zum Verfahren werden Druckluftzylinder oder auch Schrittmotoren
verwendet.
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Ein
Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Probenflaschen
nicht mehr einzeln identifizierbar sind. Durch den relativ langen
Verfahrweg der Injektionskanüle
kommt es außerdem
zu sogenannten "Verschleppungen". Restmilch kann
in dem Schlauch zwischen einer Pumpe und der Kanüle verbleiben und die nachfolgende
Probe verfälschen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur automatischen
Probennahme zu schaffen, welche bei Gewährleistung einer Einzelprobenidentifikation
und einer minimalen Verschleppung relativ einfach aufgebaut und
kostengünstig
ist, sowie bei einer einfachen Handhabung mit einem geringen Platzbedarf
verbunden ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
und in der Figurenbeschreibung enthalten.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, einen horizontal
verstellbaren Transportbehälter
zu verwenden und die darin aufgenommenen Probenflaschen durch Verfahren
des gesamten Transportbehälters
und nicht einer einzelnen Probenflasche oder der Injektionskanüle in den
Bereich einer Probenahmeeinrichtung bzw. eines Abfüllelementes
dieser Probenahmeeinrichtung zu positionieren.
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Erfindungsgemäß ist in
dem Bereich des Abfüllelementes
auch eine Identifikationseinrichtung angeordnet, welche die einzelne,
zu befüllende
Probenflasche identifiziert, d.h. ausliest oder auch beschreibt.
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Zum
Befüllen
der im Bereich des Abfüllelementes
und der Identifikationseinrichtung angeordneten Probenflasche kann
in einer ersten Ausbildungsalternative eine Hubeinrichtung vorgesehen sein,
welche die im Transportbehälter
angeordnete Probenflasche anhebt und damit ein Durchdringen des
Probenflaschenverschlusses durch das Abfüllelement ermöglicht.
Alternativ kann auch der gesamte Transportbehälter angehoben werden.
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In
einer weiteren alternativen Ausbildung verbleibt die zu befüllende Probenflasche
im Transportbehälter
und zum Befüllen
ist wenigstens das Abfüllelement
der Probenahmeeinrichtung vertikal verstellbar und für den Füllvorgang
bis durch den Flaschenverschluss absenkbar. Die Identifikationseinrichtung
zur Einzelprobenidentifikation ist dann unterhalb der Probenflasche
angeordnet.
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Beiden
alternativen Ausbildungen gemeinsam ist die Verwendung eines horizontal
verstellbaren Transportbehälters,
derart, dass jede der darin aufgenommenen Probenflaschen in eine
vorgegebene Identifikations- und Abfüllposition gebracht werden
kann.
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Es
ist vorteilhaft, dass der Transportbehälter auf einer horizontalen
Unterlage, welche tischplattenähnlich
ausgebildet sein kann, verfahrbar ist, wobei die Unterlage flächenmäßig derart
dimensioniert werden kann, dass jede Probenflasche durch entsprechendes
Verfahren des Transportbehälters
in den Bereich der Probenahmeeinrichtung bzw. des Abfüllelementes
und der hier angeordneten Identifikationseinrichtung gelangt.
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Zweckmäßigerweise
wird ein Transportbehälter
eingesetzt, dessen Behälterboden
mit Öffnungen
versehen ist, durch welche ein Hubelement einer Hubeinrichtung zum
Anheben der jeweils zu befüllenden
Probenflasche oder bei der alternativen Anordnung eine Identifikationseinrichtung
zum Identifizieren der Probenflasche angeordnet werden kann.
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Indem
nur ein Transportbehälter
eingesetzt wird, der auf einer entsprechend ausgebildeten Unterlage
mit Hilfe einer Antriebseinrichtung verfahren werden kann, ist eine
relativ einfache und kostengünstige
Anordnung geschaffen. Es bedarf nicht zweier relativ platz- und
kostenintensiver Rudmagazine, die vergleichsweise schwer sind.
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Eine
Einzelidentifikation der Probenflaschen kann mit einem geringen
Aufwand erfolgen, indem bei der ersten alternativen Ausbildung ein
Hubmechanismus und vorteilhafterweise ein Drehmechanismus zum Anheben
und Drehen der Milchprobenflasche im Bereich einer oberhalb des
Transportbehälters
angeordneten Schreib/Leseeinrichtung vorgesehen ist. In der zweiten
alternativen Ausbildung kann die Identifikation der Probenflasche
einfach und rasch durchgeführt
werden, wenn der Kennzeichnungscode im Bodenbereich der Probenflasche
angebracht ist.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in einer
geringeren Verletzungsgefahr, da die einzelnen Probenflaschen nicht
aus dem Transportbehälter
ein- und ausgeführt
werden, sondern geschützt
und sicher in dem Transportbehäler
aufgenommen sind.
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Vorteilhaft
ist es des Weiteren, dass bei Verwendung eines absenkbaren Probenahmemechanismus
bzw. einer absenkbaren Kanüle
oder Injektionsnadel der Transportbehälter abgedeckt und versiegelt
werden kann, so dass ein menschlicher Eingriff verhindert wird.
In diesem Fall weist eine Abdeckung des Transportbehälters entsprechende Öffnungen zur
Führung
des Abfüllelementes
auf.
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Der
Transportbehälter
kann grundsätzlich verschieden
ausgebildet sein, z.B. eine kreiszylindrische, quader- oder würfelförmige Form
oder einen polygonalen Umfang aufweisen. Besonders vorteilhaft ist
ein Transportbehälter
mit einem rechteckigen Behälterboden
und diesen begrenzenden Seitenwänden,
deren Höhe
wenigstens mit der Höhe
der auf dem Behälterboden
angeordneten Probenflaschen übereinstimmt.
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Zweckmäßigerweise
sind die Probenflaschen aneinandergrenzend, reihen- und spaltenförmig aufgenommen,
und die Öffnungen
für ein
absenkbares Abfüllelement
in der Abdeckung befinden sich im Bereich der Milchprobenflaschen
bzw. der Flaschenverschlüsse.
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Diese
Ausbildungsvariante hat den Vorteil, dass der gesamte Transportbehälter mit
den darin aufgenommenen Probenflaschen versiegelt bleiben kann und
damit manipulationssicher ist. Zu weiteren Einzelheiten der Ausbildung
des rechteckigen Transportbehälters,
welcher vorteilhaft in der erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt werden
kann, wird auf die deutsche Patentanmeldung 10 2004 004 324,8 verwiesen,
deren Inhalt Bestandteil dieser Anmeldung sein soll.
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Die
Verfahrbarkeit des Transportbehälters kann
durch unterschiedliche Antriebseinrichtungen bzw. Bewegungsmechanismen
erreicht werden. Außerordentlich
vorteilhaft ist ein An trieb über
eine Magnetkupplung. Da diese keine Durchbrüche im Bereich der Unterlage
erfordert, ist eine gute Reinigung der Anordnung gegeben. Die Antriebseinrichtung
mit Magnetkupplung wird in der Figurenbeschreibung weiter erläutert. Das
horizontale Verstellen des Transportbehälters kann außerdem noch
durch Schieben oder Ziehen mittels Schrittmotoren oder pneumatischer
Antriebe erfolgen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in
dieser zeigen
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung;
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2 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung
nach Pfeil II in 1;
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit einer Hubeinrichtung für
die zu befüllende
Probenflasche;
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4 einen
vergrößerten Ausschnitt
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit einem absenkbaren Abfüllelement;
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5 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung mit Magnetkupplung
des Antriebs;
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6 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung
nach 5 im Bereich der Magnetkupplung;
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7 die
Verfahrbarkeit des Transportbehälters
auf einer Unterlage zum Befüllen
aller Probenflaschen und
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8 eine
teilweise Draufsicht auf einen Transportbebehälter und den Behälterboden
mit darauf angeordneten Probenflaschen.
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1 bis 3 zeigen
in einer stark schematisierten Weise eine Anordnung 2 zur
automatischen Probenahme an Milchsammelwagen und Melkanlagen, die
hier zweckmäßigerweise
in einem Gehäuse
untergebracht ist. Die Anordnung umfasst einen Transportbehälter 3 für Probenflaschen 4,
eine Identifikationseinrichtung 5 und eine Probenahmeeinrichtung 7 zum
Befüllen
jeweils einer Probenflasche 4.
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Der
Transportbehälter 3 weist
einen rechteckigen Behälterboden 13 und
vier angrenzende Seitenwände 17 auf,
und die Probenflaschen 4 sind reihen- und spaltenweise
sowie dicht benachbart in dem Transportbehälter 3 aufgenommen
(siehe 3 und 8). Der Behälterboden 13 ist im
Bereich der Probenflaschen mit Öffnungen 14 versehen,
welche kreisförmig
oder auch als Langlöcher
ausgebildet sein können
und derart dimensioniert sind, dass eine ausreichende Stellfläche 15 für jede Probenflasche 4 vorhanden
ist (8).
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In 1 und 2 wird
die horizontale Verstellung des Transportbehälters 3 mit Doppelpfeilen
y bzw. x und einer zusätzlichen,
strichlierten Darstellung des Transportbehälters 3 nach einer
entsprechenden Verstellung auf einer Unterlage 9 gezeigt. Die
Verstellung erfolgt mit Hilfe eines Transporters 24, in
oder auf welchem der Transportbehälter 3 aufgenommen
ist und mit welchem die Verstellung auf der Unterlage 9 erfolgt,
um eine zu befüllende
Milchprobenflasche 4 in eine vorgegebene Identifikations- und
Füllposition
zu positionieren.
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Die
Füllposition
ist durch die Probenahmeeinrichtung 7 und ein Abfüllelement 8 vorgegeben. Als
Abfüllelement 8 kann
eine Injektionsnadel oder eine Kanüle eingesetzt werden, welche
in Füllstellung
einen Flaschenverschluss 16 einer Probenflasche 4 durchdringt
(siehe 3).
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In
den 1 bis 3 befindet sich jeweils eine
an eine Seitenwand 17 des Transportbehälters 3 angrenzende
Probenflasche 4 in einer Identifikations- und Füllposition,
welche durch den verfahrbaren Transportbehälter 3 erreicht wird.
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Ein
Hubmechanismus 10 ist unterhalb des Abfüllelementes 8 und
unter der Unterlage 9 angeordnet und umfasst ein Hubelement 12,
welches vertikal verstellbar und komplementär zu den Öffnungen 14 des Behälterbodens 13 ausgebildet
ist, so dass es die Probenflasche 4 nach oben in eine angehobene Füllposition
und Identifikationsposition heben und auch wieder absenken kann.
Das Hubelement 12 ist vorteilhaft um eine vertikale Achse
drehbar ausgebildet und mit einem Magneten 19, insbesondere
im oberen Bereich, versehen, welcher mit einem magnetisch leitfähigen Sockel 20 der
Probenflasche 4 zusammenwirkt (siehe 3).
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Der
Drehmechanismus des Hubelementes 12 dient dem Auslesen
und gegebenenfalls Beschreiben des Kennzeichnungscodes 6,
welcher im oberen Bereich der Probenflasche 4 angeordnet
ist (3). Die Identifikationseinrichtung 5,
beispielsweise eine Schreib/Leseeinrichtung, ist im Bereich des
Abfüllelementes 8 derart
positioniert, dass der Kennzeichnungscode 6 der angehobenen
Probeflasche 4 der Identifikationseinrichtung 5 nahezu
gegenüberliegt.
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Der
Drehmechanismus des Hubelementes 12 kann während des
Hochfahrens oder erst in einer oberen Endstellung eines vorgebbaren
Verstellweges z aktiviert werden (1). Analoges
gilt für
das Absenken der Probenflasche 4.
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Die 1 bis 3 verdeutlichen,
dass die Höhe
der Seitenwände 17 des
Transportbehälters 3 auf
die Höhe
der Probenflasche 4 abgestimmt ist und dass die Identifikationseinrichtung 5 sowie
des Abfüllelement 8 derart
oberhalb des Transportbehälters 3 positioniert
sind, dass ein sicheres Verfahren des Transportbehälters 3 und
nach Anheben eine automatische Identifikation mit Hilfe des im oberen
Bereich der Probenflasche 4 angeordneten Kennzeichnungscodes 6 gewährleistet
sind.
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Andererseits
geht aus 3 hervor, dass der Transportbehälter 3 während des
Befüllens
einer angehobenen Probenflasche 4 nicht verfahren werden kann.
Nach vollzogener Probenabfüllung
wird die Probenflasche 4 wieder abgesenkt und befindet
sich, wie der Transportbehälter 3,
unterhalb der Bezugslinie 36 und damit unterhalb des Abfüllelementes 8 und
der Identifikationseinrichtung 5. Der Transportbehälter 3 kann
dann verfahren werden, so dass eine nächste, leere Probenflasche 4 in
den Bereich der Hubeinrichtung 10 bzw. des Hubelementes 12 gelangt.
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4 zeigt
ausschnittsweise die alternative Anordnung, bei welcher die Probenflaschen 4 beim Abfüllen in
ihrer Stellung im Transportbehälter 3 verbleiben
und dafür
das Abfüllelement 8 vertikal
verstellt wird, bis es den Flaschenverschluss 16 durchdringt.
Die Identifikationseinrichtung 5 ist in einer Halterung 37 an
der Unterseite der Unterlage 9 gehalten und kann den Kennzeichnungscode 6,
welcher im Bereich des Flaschenbodens 21 bzw. des magnetisch
leitfähigen
Sockels 20 angebracht ist, auslesen bzw. beschreiben.
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Es
ist auch möglich,
die Identifikationseinrichtung 5 bzw. ein Schreib/Lesemodul
drehbar an der Unterlage 9 zu befestigen bzw. an diese
heranzuführen.
In 4 ist stark schematisiert auch ein Teil des Transporters 24 gezeigt.
Der Transportbehälter 3 entspricht
im Wesentlichen dem Transportbehälter der
Anordnung mit einem Hubmechanismus der 1 bis 3.
Da die Probenflaschen 4 beim Befüllen nicht angehoben werden
müssen,
kann der Transportbehälter 3 mit
einer Abdeckung 18 versehen werden. Diese Abdeckung 18 kann
dann versiegelt, beispielsweise mit einem Klebe- oder Kunststoffsiegel 23 versehen
werden, um eine Manipulation während
der Probenahme und des Transports von und in ein Laboratorium auszuschließen.
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Um
das Befüllen
der in der Füllposition
befindlichen Probenflasche 4 zu ermöglichen, weist die Abdeckung 18,
zweckmäßigerweise
im Bereich der Flaschenverschlüsse 16,
eine Öffnung 22,
beispielsweise eine Pipettieröffnung,
auf.
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Die 5 bis 7 zeigen
am Beispiel eines magnetisch gekoppelten Antriebs als Antriebseinrichtung 11 das
Verfahren des Transportbehälters 3 auf
der Unterlage 9 mit Hilfe des Transporters 24. Der
Transporter 24, welcher als Schlitten bezeichnet wird und
rahmenartig ausgebildet ist, weist Aufnahme- und Arretierungseinrichtungen 35 zumindest
in den Eckbereichen auf, welche den Transportbehälter 3 sicher fixieren
und arretieren.
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Der
Schlitten 24 ist zum Verfahren auf der Unterlage 9 mit
Rollen 25 versehen, welche die Reibung minimieren. Der
Schlitten 24 fixiert sich durch Magnete 26 auf
die Position, welche durch einen Verfahrmechanismus 27 mit
Magneten 34 unterhalb der Unterlage 9 vorgegeben
ist.
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Im
Bereich des Behälterbodens 13 ist
der Schlitten 24 und in gleicher Weise der Verfahrmechanismus 27 mit
einer Ausnehmung 28 versehen, welche von randseitigen Flächen 29 begrenzt
wird. Durch die Ausnehmung 28 des Schlittens 24 und
des Verfahrmechanismus 27 kann die Hubeinrichtung 10 bzw.
ein Hubelement 12 oder die Identifikationseinrichtung 5 an
die Probenflasche 4 gelangen, welche unterhalb der Probenahmeeinrichtung 7 angeordnet ist.
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Zu
diesem Zweck weist auch die Unterlage 9 eine Durchführungsöffnung 30 unterhalb
des Abfüllelementes 8 auf,
welche in ihrem Durchmesser dem Hubelement 12 bzw. der
Identifikationseinrichtung 5 und dem Flaschenboden 21 bzw.
dem magnetisch leitfähigen
Sockel 20 der Probenflaschen 4 angepasst ist.
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Durch
das Verfahren des Transportbehälters 3 kann
somit jede Probenflasche 4 an die Position zum Abfüllen und
Identifizieren verfahren werden.
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Aus 5 geht
hervor, dass an dem Transporter 24 bzw. Schlitten ein Schreib/Lesemodul 31 angeordnet
ist und mit dem Schlitten 24 verfahren wird. Über ein
flexibles Kabel 32 oder auch über eine drahtlose Verbindung,
beispielsweise über
Funk, IR usw., kommuniziert das Schreib/Lesemodul 31 mit
einem Controller und kann somit Daten aus einem Identifikationsetikett,
beispielsweise einem Barcode, TAG usw., lesen oder in dieses Daten
hineinschreiben.
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Bei
Probenahmesystemen ohne Einzelflaschenidentifikation kann auf diese
Weise die Lieferantennummer oder auch die Nummer der gemolkenen
Kuh, die im Controller ermittelt wurde, drahtlos über GPS
oder über
einen Kodierblock, Barcode, TAG etc. der x-y-Position im Transportbehälter zugeordnet
werden. Diese Daten werden in einem Identifikationsetikett 33 gespeichert
und im Analyselabor ausgelesen.
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Die
Koordinaten für
die Position des Transportbehälters 3 beim
Abfüllen
der Probe erhält
der Controller (nicht dargestellt) vom Antrieb des Verfahrmechanismus 27,
oder der Controller gibt diese vor.
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7 zeigt
die Kontur der Unterlage 9, auf welcher der Transporter
bzw. Schlitten 24 mit dem darauf fixierten und arretierten
Transportbehälter 3 verfahren
werden kann. Die mittig angeordnete Füllposition 30 wird
durch eine Probenflasche 4 gezeigt. Die Verstellung bzw.
die Verfahrbarkeit ist durch x-y-Doppelpfeile gezeigt und die maximal
erreichbare Position des Schlittens 24 ist strichliert
dargestellt.
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Bei
einer Anordnung mit einer Hubeinrichtung können eventuell verbleibende,
leere Flaschen von Hand entnommen werden. Es besteht auch die Möglichkeit,
aufgrund der Informationen des Identifikationsetiketts 33 an
dem Transportbehälter 3 die leeren
Probenflaschen im Labor vollautomatisch auszuschleusen.
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8 zeigt
in einer Draufsicht ausschnittsweise einen Transportbehälter 3 für Probenflachen 4, welche
reihen- und spaltenweise sowie dicht benachbart angeordnet sind.
In dem Behälterboden 13 sind Öffnungen 14 kreisförmig oder
alternativ als ein Langloch für
das Hubelement 12 (siehe 1 bis 3)
ausgebildet, welche für
jede Probenflasche 4 eine ausreichende Stellfläche 15 ausbilden.
Zwischenstege 38 zwischen den Reihen der Probenflaschen 4 können eine
relativ geringe Höhe
aufweisen.