IT201800010918A1

IT201800010918A1 - Sistema di sicurezza perfezionato per macchine operatrici semoventi.

Info

Publication number: IT201800010918A1
Application number: IT102018000010918A
Authority: IT
Inventors: Marco Iotti
Original assignee: Manitou Italia Srl
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2020-06-10
Also published as: ES2885692T3; US11866303B2; ZA201907951B; EP3666720A1; CN111285305B; EP3666720B1; CA3062342A1; US20200180916A1; CN111285305A; DK3666720T3; RU2019139412A; HUE055281T2; MX2019014790A; AU2019271935A1; PT3666720T; HRP20211259T1; PL3666720T3; BR102019025884A2

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Sistema di sicurezza perfezionato per macchine operatrici semoventi”

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di sicurezza perfezionato per macchine operatrici semoventi.

In dettaglio, l'invenzione si riferisce a un sistema di sicurezza per telehandler sia fissi che rotativi, in grado di selezionare i diagrammi di carico in base alle condizioni operative in cui la macchina si trova a lavorare.

Sono noti telehandler costituiti da un veicolo dotato di un telaio o “carro" mobile su ruote, che monta la cabina di guida e un braccio di manovra allungabile telescopicamente; nelle macchine rotative, la cabina e il braccio sono connessi a una piattaforma che è girevolmente supportata dal carro della macchina.

All’estremità distale del braccio, è agganciata un'attrezzatura per sollevare o spostare carichi, quale ad esempio una forca, un cestello, un traslatore laterale, un argano, ecc..

Da diversi anni, i sollevatori telescopici sono provvisti di sistemi elettronici di stabilità che prevengono il verificarsi di condizioni di funzionamento che possano condurre all'instabilità del mezzo.

In particolare, sono ad esempio noti sistemi di stabilità che evitano l’insorgere di una condizione di rischio di instabilità frontale.

In base alla generale configurazione della macchina, quindi anche le sue dimensioni, peso e geometria, viene possibile ricavare il ben noto diagramma di carico che stabilisce il confine spaziale entro il quale si deve muovere il braccio, in funzione del carico supportato, per evitare a priori che sopravvenga alcun rischio di instabilità.

In pratica, in base al carico da sollevare, il sistema di sicurezza consente o impedisce alla macchina le movimentazioni del braccio che l’operatore richiede tramite i comandi collocati in cabina.

Tuttavia, gli operatori del settore sentono da tempo l'esigenza di disporre di sistemi di sicurezza più flessibili di quelli attualmente presenti sul mercato.

Infatti, i sistemi di sicurezza noti hanno una impostazione molto conservativa.

Ad esempio, in relazione a un certo tipo di cestello, predisposto per portare fino a un predeterminato peso del carico, i sistemi di sicurezza pongono limiti alla movimentazione che non vengono invece posti a cestelli che siano in grado di portare carichi minori.

La conseguenza è quella che sovente le aziende si muniscono di una pluralità di attrezzature, in particolare diversi cestelli, come ad esempio un cestello per portare sla persone sia un carico e un cestello per portare solo persone e utensili da lavoro, in modo da poter operare con la libertà richiesta allo specifico lavoro che la macchina è chiamata a eseguire.

Infatti, il primo tipo di cestello è soggetto a un diagramma più conservativo (si veda la figura 1 allegata), che consente uno sbraccio Inferiore rispetto al secondo cestello, il cui diagramma è esemplificativamente rappresentato in figura 2.

Il limite dei sistemi noti non riguarda solo l’utilizzo dei cestelli ma interessa una molteplicità di attrezzature impiegate dai telehandler.

Si pensi ad esempio che gli operatori sono costretti a movimentare i braccetti (o “jib”), dotati di più ganci posti a distanze diverse e previsti per supportare carichi diversi, con le medesime limitazioni di sicurezza a prescindere da quali ganci sono ingaggiati, così come nel caso di braccetti estensibili con argano, i movimenti consentiti o vietati sono gli stessi, a prescindere dal fatto che il braccetto sia esteso o ritratto e così via.

Il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un sistema di sicurezza per macchine operatrici semoventi che soddisfi l'esigenza sopra riportata.

Il compito tecnico precisato è raggiunto dal sistema di sicurezza realizzato secondo la rivendicazione 1 , dal metodo attuato secondo la rivendicazione 16 e dal programma della rivendicazione 20.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva del sistema proposto, come illustrato negli uniti disegni in cui:

le figure 1 e 2 sono rappresentazioni grafiche di diagrammi di carico associati a cestelli di carico impiegabili da telehandler;

la figura 3 è una vista laterale di macchina operatrice che utilizza l'invenzione;

la figura 4 è una vista prospettiva di un cestello utilizzabile con l'invenzione;

- la figura 5 è una vista laterale di un braccetto a più ganci impiegabile con l'invenzione; e

la figura 6 è uno schema che rappresenta l’unità di elaborazione dell'invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, con 1 è stata complessivamente indicata una macchina operatrice semovente che è dotata del sistema di sicurezza dell'invenzione.

La macchina mostrata nelle figure è un telehandler rotativo 1 , provvisto di un braccio telescopico di sollevamento 11 montato sulla piattaforma girevole 12, che reca anche la cabina di guida 13, il quale braccio è provvisto, in corrispondenza della sua estremità distale, di un’attrezzatura 2.

Tuttavia, non si esclude che l'invenzione possa impiegarsi con un diverso tipo di macchina operatrice, in generale dotata di un braccio di sollevamento e di un’attrezzatura.

Ad esempio, la macchina in cui l’invenzione è implementata può essere un telehandler fisso oppure può essere un telehandler articolato o ancora può essere una machina operatrice diversa dai telehandler.

Nel prosieguo, per comodità illustrativa e senza perdita di generalità, si farà riferimento al caso particolare in cui la macchina operatrice 1 è un telehandler.

Per attrezzatura 2 si intende sia un accessorio per impegnare un carico, quale una forca, un traslatore laterale, un argano, una pinza ecc... sia un accessorio per sollevare persone ed eventualmente anche un carico, come un cestello.

Ancora più in dettaglio, il braccio 11 può recare, in corrispondenza della sua estremità distale, un dispositivo di attacco 110, anche del tipo normalmente in uso nei telehandler realizzati dalla Richiedente, che consente la sostituzione dell'attrezzatura 2 e la sua connessione agli apparati idraulici ed elettronici della macchina.

Il braccio 1 1 è articolato alla piattaforma girevole 12, così da poter oscillare verticalmente, su azionamento di un cilindro idraulico o un simile attuatore, tra una posizione inferiore, sostanzialmente orizzontale, ed una posizione superiore in cui il braccio 11 è vicino alla verticale.

Il braccio 11 è estensibile e ritrattile e, più precisamente, comprende una pluralità di segmenti inseriti l'uno nell'altro, coassiali tra loro e atti a traslare lungo la direzione assiale.

Anche l’allungamento e la ritrazione del braccio 11 sono prodotti da uno o più cilindri idraulici, o altri attuatori.

La rotazione della piattaforma 12 è anch'essa prodotta tramite un attuatore preferibilmente idraulico, associato ad esempio a una ralla, così come è di preferenza idraulico l’attuatore che muove l’attrezzatura rispetto a una o più sue articolazioni.

Gli attuatori idraulici sono assoggettati a un distributore elettroidraulico 14, montato sulla macchina 1 , che viene pilotato tramite i comandi presenti in cabina 13, secondo modalità di per sé note.

In pratica, la macchina 1 dell'invenzione include un noto sistema di comando provvisto di comandi in cabina 13, come joystick, pedali, pulsanti, ecc..., azionati dall’operatore; agendo sui comandi, si generano segnali ricevuti dal distributore 14 il quale regola poi il funzionamento degli attuatori del braccio 11 , dell'attrezzatura 2 e della piattaforma 13 (o di altri organi mobili).

Non si esclude dalla presente invenzione il caso in cui gli attuatori di movimentazione siano di tipo elettromeccanico e non idraulico.

L'invenzione si configura come un sistema di sicurezza perfezionato che, come i sistemi noti discussi in premessa, è correlato ai carichi movimentati ed è preposto alla sicurezza dei movimenti del mezzo 1 ; in dettaglio, il sistema di sicurezza consente di movimentare i carichi nel rispetto dei diagrammi di carico, di per sé noti e previene l'insorgere di un'instabilità del veicolo 1 , ad esempio di tipo frontale.

Secondo un aspetto importante dell'invenzione, il sistema di sicurezza comprende un'unità di elaborazione 3 che include un modulo memoria 31 nel quale è registrata una pluralità di diagrammi di carico, o in ogni caso informazioni o istruzioni corrispondenti a una pluralità di diagrammi di carico.

L'unità di elaborazione 3 comprende anche un modulo di limitazione 32 configurato per limitare le possibilità di funzionamento di attuatori della macchina 1 in base a un diagramma di carico scelto tra quelli del modulo di memoria 31.

In generale, va notato che, nella presente descrizione, l'unità di elaborazione 3 viene presentata come suddivisa in moduli funzionali distinti al solo scopo di descriverne in maniera chiara e completa le funzionalità.

In pratica, tale unità di elaborazione 3 può essere costituita da un singolo dispositivo elettronico, anche del tipo comunemente presente su questo tipo di macchine, opportunamente programmato per svolgere le funzionalità descritte; i diversi moduli possono corrispondere a entità hardware e/o a routine software facenti parte del dispositivo programmato. In alternativa o in aggiunta, tali funzionalità possono essere svolte da una pluralità di dispositivi elettronici su cui i suddetti moduli funzionali possono essere distribuiti.

In generale, l'unità di elaborazione 3 può avvalersi di uno o più microprocessori o microcontrollori per l'esecuzione delle istruzioni contenute nei moduli di memoria ed i suddetti moduli funzionali possono, inoltre, essere distribuiti su di una pluralità di calcolatori in locale o remoto in base all'architettura della rete in cui risiedono.

Vantaggiosamente, il sistema di sicurezza proposto include poi uno o più dispositivi di rilevazione 41 , 42 per acquisire parametri operativi relativi a diverse condizioni operative della macchina operatrice 1 .

L'unità di elaborazione 3 include inoltre un modulo di selezione 33, che è configurato per selezionare dal modulo di memoria 31 uno specifico diagramma di carico sulla base del parametro operativo acquisito dal citato dispositivo di rilevazione 41 , 42, così da fornire al modulo di limitazione 32 il diagramma di carico selezionato.

In altre parole, sulla base della specifica condizione operativa in cui si trova a lavorare la macchina 1 , di cui si è detto in sede di discussione della tecnica nota, il sistema di sicurezza applicherà un particolare diagramma di carico ai movimenti della macchina 1 stessa, ad esempio a quelli del braccio 11 , della torretta 12 o dell’attrezzatura 2, con ciò evitando i limiti che affliggono i sistemi noti.

Per condizione operativa si può intendere una particolare modalità di utilizzo dell’attrezzatura 2 oppure la sostituzione dell’attrezzatura 2 o ancora una particolare conformazione del terreno su cui la macchina 1 lavora, o una mutata configurazione della macchina 1 , ecc...

Nel prosieguo, in via esemplificativa, si farà riferimento al caso in cui le diverse condizioni operative sono costituite da differenti modalità d’uso delle attrezzature 2 o dal cambio delle stesse, fermo restando che il concetto inventivo generale si può applicare anche ad aspetti diversi.

In pratica, i dispositivi di rilevazione dell'invenzione includono o sono costituiti da relativi sensori 41 , 42 che acquisiscono una grandezza fisica che corrisponde al parametro operativo e trasmettono all’unità di elaborazione 3 segnali che sono funzione dell'acquisizione eseguita.

Pertanto, sulla base del segnale ricevuto dal sensore o sensori 41 , 42, l'unità di elaborazione seleziona il diagramma di carico selezionato e comanda di conseguenza il distributore 14 che a sua volta pilota gli attuatori vincolandone opportunamente i movimenti.

I sensori 41 , 42 possono essere di diverso tipo in base all'attrezzatura 2 o alle diverse condizioni operative che vengono previste dal fabbricante. Per fare un esempio, come mostrato in figura 4, può essere previsto un cestello di carico 21 , del tipo che comprende un piano di fondo 210, predisposto per il sostegno degli operatori e/o dei loro utensili di lavoro, associato a sponde che si collocano in corrispondenza del perimetro del piano 210 stesso, dal quale si ergono a definire una sorta di gabbia aperta superiormente.

II cestello 21 è poi provvisto di un dispositivo di aggancio 21 1 congegnato per l'ancoraggio al dispositivo di attacco 110 del braccio 11 , secondo modalità di per sé note.

Come mostrato nella figura 4, si può prevedere di includere sensori, come perni estensimetrici 41 , tra il dispositivo di aggancio 211 e la sponda posteriore del cestello 21 stesso e/o si possono collocare sensori, come celle di carico (non raffigurate), in corrispondenza del sistema di ammortizzazione 2110 di cui è dotato il dispositivo di aggancio 211 medesimo.

In questo modo, in base al carico effettivamente rilevato sul cestello 21 , il sistema di sicurezza seleziona automaticamente il diagramma corretto, evitando quindi non solo manovre rischiose per la stabilità ma anche limitazioni troppo stringenti.

Impiegando il sistema di sicurezza dell’invenzione, le imprese utilizzatrici possono evitare di acquistare una pluralità di cestelli “specializzati" in diverse attività, ad esempio per trasportare solo persone oppure per trasportare anche un carico, a tutto vantaggio dell’efficienza economica e di lavoro.

Si noti che i sensori potrebbero anche essere collocati sulla piano di base 210 del cestello 21 o in punti diversi sul dispositivo di aggancio 211 o in altre posizioni ancora.

In generale, i sensori 41 , 42 possono essere montati in diverse posizioni sull'attrezzatura 2 o al limite anche sul braccio di sollevamento 11 stesso. Nel caso in cui l'attrezzatura sia un braccetto a più ganci 22, come quello mostrato in figura 5, i suoi diversi ganci possono essere operativamente associati a rispettivi dispositivi di rilevazione, come celle di carico 42 o altri sensori.

In questa maniera, l’invenzione selezionerà il diagramma corretto in base al gancio che viene di volta in volta impegnato per svolgere le attività di sollevamento.

Nel caso in cui l'attrezzatura 2 sia un braccetto estensibile con argano, il dispositivo di rilevazione può essere un sensore predisposto per rilevare se il braccetto è in una configurazione estesa o in una configurazione ritratta; il sensore in questione può essere un sensore di posizione oppure un encoder associato a un cavo fissato al braccetto, ecc...

Non si esclude poi che all’argano del braccetto sia associato anche un sensore di rilevazione del carico oppure di quanto il gancio è a fine corsa, cioè nella sua posizione totalmente sollevata, ecc...

Inoltre, si può prevedere una forma di realizzazione dell’invenzione nella quale essa, oltre a riconoscere la condizione di lavoro dell’attrezzatura 2, è in grado di riconoscere quale attrezzatura 2 viene utilizzata e quindi scegliere di conseguenza il diagramma corretto.

In questo caso, il suddetto modulo di memoria 31 include più insiemi di diagrammi di carico per rispettive attrezzature, mentre l’unità di elaborazione 3 comprende anche un modulo di attrezzatura 34 configurato per scegliere l'insieme dal quale selezionare il diagramma da impiegare, in base all’attrezzatura 2 agganciata al braccio.

A questo scopo, l’invenzione può includere un dispositivo per il riconoscimento 5 dell'attrezzatura 2 agganciata al braccio 11 , collegato all'unità di elaborazione 3 al quale è assoggettato il modulo di attrezzatura 34.

Ad esempio, il dispositivo di riconoscimento 5 può essere adatto a una comunicazione wireless e funzionare alle radiofrequenze, come un Rfid oppure come un ricetrasmettitore Bluetooth oppure può impiegare una tecnologia ottica, si pensi alla lettura di un codice a barre, o ancora può esserci una connessione fisica di tipo elettrico, tramite spine, pin o simili. In questa maniera, appena l'attrezzatura 2 è montata sul dispositivo di attacco 110 del braccio di sollevamento 11 , il sistema di sicurezza recupera il diagramma adatto a quel tipo di attrezzatura 2, ad esempio forche piuttosto che cestello, e può anche scegliere uno specifico diagramma per particolare esemplare neH'ambito di quel tipo di attrezzature, cioè quel particolare cestello concepito per portare un certo carico massimo, o jib con un certo numero di ganci ecc...

Vantaggiosamente, il sistema dell'Invenzione, ai fini della selezione del diagramma di carico, può integrare il riconoscimento dell’attrezzatura 2 con le rilevazioni dei citati sensori 41 , 42.

L’invenzione si configura anche come un metodo per la sicurezza di una macchina operatrice semovente 1 , in particolare del tipo sopra descritto. Nei sui aspetti generali, il metodo comprendente le fasi di:

- rendere disponibile una pluralità di diagrammi di carico adatti a definire le possibilità di funzionamento di attuatori di detta macchina 1 ;

- rilevare almeno un parametro operativo relativo a una predeterminata condizione operativa di detta macchina operatrice 1 ; e

- selezionare un diagramma di carico in base a detto parametro operativo acquisito.

Il diagramma selezionato viene utilizzato per definire il comportamento degli attuatori che, in particolare, presiedono alla movimentazione dell’attrezzatura 2.

Si noti che alle funzionalità e le caratteristiche della macchina 1 proposta sopra illustrata, incluse le funzioni svolte dall'unità di elaborazione 3 e dai suoi moduli, corrispondono opzionali fasi del metodo dell'invenzione.

In particolare, il citato parametro operativo può essere un valore di carico rilevato sull'attrezzatura 2 portata da un braccio di sollevamento 11 della macchina 1 oppure un valore di posizione rilevato sull'attrezzatura 2.

Inoltre, possono essere resi disponibili più insiemi di diagrammi di carico per rispettive attrezzature 2 utilizzabili dalla macchina 1 , nel qual caso il metodo prevede di riconoscere il tipo di attrezzatura 2 impiegata dalla macchina 1 e poi di individuare l'insieme dal quale selezionare il diagramma da impiegare, in base all'attrezzatura 2 agganciata al braccio 11.

Inoltre, forma oggetto dell’invenzione anche un propgramma per computer che, in esecuzione su un’unità di elaborazione 3, esegue le fasi del metodo proposto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sicurezza per una macchina operatrice semovente (1), comprendente un’unità di elaborazione (3) che include: almeno un modulo memoria (31) in cui è registrata una pluralità di diagrammi di carico; almeno un modulo di limitazione (32) configurato per limitare le possibilità di funzionamento di attuatori della macchina (1), in base a un diagramma di carico; almeno un dispositivo di rilevazione (41, 42) per acquisire parametri operativi relativi a diverse condizioni operative di detta macchina operatrice (1); almeno un modulo di selezione (33) configurato per selezionare dal modulo di memoria (31) un diagramma di carico in base a un parametro operativo acquisito da detto dispositivo di rilevazione (41, 42).
2. Sistema di sicurezza secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dispositivo di rilevazione è un sensore di carico (42).
3. Sistema secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui un dispositivo di rilevazione è sensore estensimetrico (41).
4. Sistema di sicurezza secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui un dispositivo di rilevazione è un sensore di posizione.
5. Sistema secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, configurato per l’impiego con una macchina operatrice semovente (1), provvista di un braccio di sollevamento (11) al quale sono agganciabili in modo rimuovibile una pluralità di attrezzature (2), in cui detto modulo di memoria (31) include più insiemi di diagrammi di carico per rispettive attrezzature e detta unità di elaborazione (3) comprende un modulo di attrezzatura (34) configurato per scegliere l’insieme dal quale selezionare il diagramma da impiegare, in base all’attrezzatura (2) agganciata al braccio (11).
6. Sistema secondo la rivendicazione precedente, comprendente un dispositivo (5) per il riconoscimento dell’attrezzatura (2) agganciata al braccio (11) collegato all’unità di elaborazione (3), in cui detto modulo di attrezzatura (34) è assoggettato a detto dispositivo di riconoscimento (5).
7. Macchina (1) operatrice semovente comprendente un braccio di sollevamento recante un’attrezzatura (2) per sollevare o spostare carichi, comprendente un sistema di sicurezza secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, uno o più dispositivi di rilevazione (41, 42) essendo collocati su detta attrezzatura (2).
8. Macchina (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui uno o più dispositivi di rilevazione sono collocati su detto braccio (1).
9. Macchina (1) secondo la rivendicazione 7, in cui l’attrezzatura (2) è un cestello di carico (21), dotato di un dispositivo di aggancio e sostegno (211) connesso a un suo lato posteriore e adatto all’aggancio col braccio di sollevamento (11), detti dispositivi di rilevazione (41) essendo collocati su detto dispositivo (211).
10. Macchina (1) secondo la rivendicazione 2 e la rivendicazione precedente, in cui detti sensori di carico sono disposti sul dispositivo di aggancio (211).
11. Macchina (1) secondo la rivendicazione 2 e la rivendicazione 7, in cui detti sensori di carico sono collocati su una base (210) di un cestello di carico (21).
12. Macchina (1) secondo la rivendicazione 3 e la rivendicazione 9, in cui detti sensori estensimetrici (41) sono disposti tra il dispositivo di aggancio (211) e detto lato posteriore.
13. Macchina (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti sensori sono perni estensimetrici (41) che uniscono il dispositivo di aggancio (211) e rispettivi montanti di una parete laterale del cestello (21).
14. Macchina (1) secondo la rivendicazione 7 o la rivendicazione 8, in cui l’attrezzatura (2) è un braccetto a più ganci (22), almeno due dei quali sono operativamente associati a un dispositivo di rilevazione (42).
15. Macchina (1) secondo la rivendicazione 7, in cui l’attrezzatura (2) è un braccetto estensibile e il dispositivo di rilevazione è un sensore predisposto per rilevare se il braccetto è in una configurazione estesa o in una configurazione ritratta.
16. Metodo per la sicurezza per una macchina (1) operatrice semovente, comprendente le fasi di: rendere disponibile una pluralità di diagrammi di carico adatti a definire le possibilità di funzionamento di attuatori di detta macchina (1); rilevare almeno un parametro operativo relativo a una predeterminata condizione operativa di detta macchina (1) operatrice; e selezionare un diagramma di carico in base a detto parametro operativo acquisito.
17. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui un parametro operativo è un valore di carico rilevato su un’attrezzatura (2) portata da un braccio di sollevamento della macchina (1).
18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o la rivendicazione 17, in cui un parametro operativo è un valore di posizione rilevato su detta attrezzatura (2).
19. Metodo secondo almeno una delle rivendicazioni dalla 16 alla 18, in cui sono resi disponibili più insiemi di diagrammi di carico per rispettive attrezzature (2) utilizzabili dalla macchina (1), comprendente le fasi di: riconoscere l’attrezzatura (2) impiegata dalla macchina (1); e individuare l’insieme dal quale selezionare il diagramma da impiegare, in base all’attrezzatura (2) agganciata al braccio.
20. Programma per computer che, in esecuzione su un’unità di elaborazione (3), esegue le fasi del metodo secondo una o più delle rivendicazioni dalla 16 alla 19.