Anordnung zur automatischen Probenahme an Milchsammelwagen und Melkanlagen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Probenahme an Milchsammelwagen und Melkanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 Bl, EP 0 617 789 Bl ) . 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-Lesespei- cher, versehen.
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.
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.
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.
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.
Aus der EP 0 183 097 AI 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.
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.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e 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.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Figurenbeschreibung enthalten.
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 In ektionskanüle in den Bereich einer Probenahmeeinrichtung bzw. eines Abfüllelementes dieser Probenahmeeinrichtung zu positionieren.
Erfindungsgemäß ist in dem Bereich des Abfüllelementes auch eine Identifikationseinrichtung angeordnet, welche die einzelne, zu befüllende Probenflasche identifiziert, d.h. ausliest oder auch beschreibt.
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 Pro- benflaschenverschlusses durch das Abfüllelement ermöglicht. Alternativ kann auch der gesamte Transportbehälter angehoben werden.
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.
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.
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.
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.
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 Rudmagazi- ne, die vergleichsweise schwer sind.
Indem das Befüllen ortsfest erfolgt, werden die Kontaminationswege minimiert und es können die vorteilhaften Probenahmeverfahren gemäß EP 0 460 359 Bl, EP 0 626 567 Bl und EP 0 617 789 Bl verwendet werden.
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.
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.
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.
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.
Zweckmäßigerweise sind die Probenflaschen aneinandergren- zend, reihen- und spaltenförmig aufgenommen, und die Öffnungen für ein absenkbares Abfüllelement in der Abdeckung befinden sich im Bereich der Milchprobenflaschen bzw. der Flaschenverschlüsse .
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.
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.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung nach Pfeil II in Fig. 1;
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Hubeinrichtung für die zu befüllende Probenflasche;
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem absenkbaren Abfüllelement ;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung mit Magnetkupplung des Antriebs;
Fig. 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 5 im Bereich der Magnetkupplung;
Fig. 7 die Verfahrbarkeit des Transportbehälters auf einer Unterlage zum Befüllen aller Probenflaschen und
Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf einen Transportbe- behälter und den Behälterboden mit darauf angeordneten Probenflaschen.
Fig. 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.
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 Fig. 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 (Fig. 8).
In Fig. 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.
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 Fig. 3).
In den Fig. 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.
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 Fig. 3).
Der Drehmechanismus des Hubelementes 12 dient dem Auslesen und gegebenenfalls Beschreiben des Kennzeichnungscodes 6, welcher im oberen Bereich der Probenflasche 4 angeordnet ist (Fig. 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.
Der Drehmechanismus des Hubelementes 12 kann während des Hochfahrens oder erst in einer oberen Endstellung eines
vorgebbaren Verstellweges z aktiviert werden (Fig. 1). Analoges gilt für das Absenken der Probenflasche 4.
Die Fig. 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.
Andererseits geht aus Fig. 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.
Fig. 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 Fla- schenverschluss 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.
Es ist auch möglich, die Identifikationseinrichtung 5 bzw. ein Schreib/Lesemodul drehbar an der Unterlage 9 zu befestigen bzw. an diese heranzuführen. In Fig. 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 Fig. 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.
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.
Die Fig. 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.
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.
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.
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.
Durch das Verfahren des Transportbehälters 3 kann somit jede Probenflasche 4 an die Position zum Abfüllen und Identifizieren verfahren werden.
Aus Fig. 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.
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.
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.
Fig. 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.
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.
Fig. 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 Fig. 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.