ITBO20100411A1 - ARTICULATED ARM WITH MOVEMENT CONTROL DEVICE - Google Patents
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Description
BRACCIO ARTICOLATO CON DISPOSITIVO DI CONTROLLO DEL MOVIMENTO ARTICULATED ARM WITH MOVEMENT CONTROL DEVICE
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente le macchine e gli attrezzi agricoli e per la cura del verde. The present invention falls within the sector concerning agricultural machines and tools and for the care of greenery.
L’invenzione si riferisce ad un braccio articolato con dispositivo di controllo del movimento particolarmente per la manutenzione del verde e l’agricoltura. The invention refers to an articulated arm with motion control device particularly for green maintenance and agriculture.
Sono noti bracci articolati, montati su veicoli, provvisti di elementi a parallelogramma che permettono all’operatore, agendo su un solo comando, di movimentare l’attrezzo, ad esempio per il taglio di siepi posto all’estremità del braccio, lungo una predeterminata traiettoria, ad esempio orizzontale. In tal modo l’operatore del veicolo dotato del braccio a parallelogramma, avanzando lungo una strada può tagliare la sommità di una siepe parallela alla strada utibzzando un solo comando per traslare trasversalmente l’attrezzo di taglio su una traiettoria trasversale ed orizzontale completando il taglio della sommità della siepe anche se la larghezza di quest’ultima è superiore alla larghezza di taglio dell’attrezzo. Al termine del lavoro la sommità della siepe definirà una superficie che riproduce approssimativamente l’andamento della strada. Articulated arms are known, mounted on vehicles, provided with parallelogram elements which allow the operator, acting on a single command, to move the tool, for example for cutting hedges placed at the end of the arm, along a predetermined trajectory , for example horizontal. In this way, the operator of the vehicle equipped with the parallelogram arm, advancing along a road, can cut the top of a hedge parallel to the road using a single command to translate the cutting tool transversely on a transverse and horizontal trajectory, completing the cutting of the top of the hedge even if the width of the hedge is greater than the cutting width of the implement. At the end of the work, the top of the hedge will define a surface that roughly reproduces the course of the road.
Uno svantaggio di tali bracci noti consiste nel fatto che l’elemento a parallelogramma è molto pesante e molto costoso. A disadvantage of these known arms consists in the fact that the parallelogram element is very heavy and very expensive.
Altro svantaggio di tali bracci noti consiste nel fatto che forniscono una traiettoria trasversale orizzontale solo in un ristretto intervallo di altezze dal suolo. Another disadvantage of these known arms consists in the fact that they provide a horizontal transverse trajectory only in a narrow range of heights from the ground.
Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un braccio articolato con dispositivo di controllo del movimento trasversale dell’utensile azionabile dall’operatore con un unico comando, che sia leggero e relativamente economico. Altro scopo è di proporre un braccio in grado di traslare trasversalmente ed orizzontalmente l’attrezzo pressoché indipendentemente dall’altezza dal suolo dell’elemento da tagliare o da lavorare con tale attrezzo. An object of the present invention is to propose an articulated arm with a device for controlling the transverse movement of the tool that can be operated by the operator with a single command, which is light and relatively inexpensive. Another purpose is to propose an arm capable of translating the tool transversely and horizontally almost independently of the height from the ground of the element to be cut or to be worked with this tool.
Ulteriore scopo è quello di consentire, tramite un solo comando, di movimentare l’attrezzo lungo traiettorie trasversali rettilinee e inclinabili a piacere. A further purpose is to allow, through a single command, to move the tool along straight transverse trajectories that can be tilted at will.
Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali: The characteristics of the invention are highlighted below with particular reference to the accompanying drawings in which:
- la figura 1 illustra una vista laterale del braccio articolato con dispositivo di controllo del movimento, oggetto della presente invenzione, in cui è rappresentato in modo schematico detto dispositivo; Figure 1 illustrates a side view of the articulated arm with movement control device, object of the present invention, in which said device is schematically represented;
la figura 2 illustra una vista laterale del braccio di figura 1 in diverse posizioni lungo la traiettoria trasversale ed orizzontale dell’attrezzo. Figure 2 illustrates a side view of the arm of Figure 1 in different positions along the transverse and horizontal trajectory of the tool.
Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 viene indicato il dispositivo di controllo del movimento 1 e con 2 il braccio articolato che lo comprende. With reference to Figures 1 and 2, 1 indicates the movement control device 1 and 2 indicates the articulated arm which comprises it.
Tale braccio articolato 2 è dotato di un mezzo di base 3 connesso ad un veicolo V in modo girevole attorno ad un asse perpendicolare rispetto al piano definito dal veicolo stesso. A tale mezzo di base 3 sono articolati, in cascata, una pluralità d’ulteriori elementi del braccio 2. il braccio illustrato nelle figure comprende un primo 4 ed un secondo 5 elemento ma essi possono essere in numero superiore. This articulated arm 2 is equipped with a base means 3 connected to a vehicle V in a rotatable way around an axis perpendicular to the plane defined by the vehicle itself. A plurality of further elements of the arm 2 are articulated to this base means 3 in cascade. The arm shown in the figures comprises a first 4 and a second 5 element but they can be in a higher number.
L’estremità libera dell’ultimo elemento 5 reca un attacco per un attrezzo T da movimentare ed orientare, ad esempio consistente in una testa per il taglio di arbusti o siepi. L’attacco permette la rotazione dell’attrezzo attorno ad un asse di rotazione perpendicolare al piano definito dagli elementi 4, 5 del braccio 2. The free end of the last element 5 bears an attachment for a tool T to be moved and oriented, for example consisting of a head for cutting shrubs or hedges. The attachment allows the rotation of the tool around an axis of rotation perpendicular to the plane defined by elements 4, 5 of arm 2.
Il braccio 2 è dotato di attuatori idraulici primo 6, secondo 7 e terzo 8, di tipo lineare a doppio effetto, azionati da un circuito idraulico avente un insieme di rispettivi distributori 9, 10, 11 di tipo proporzionale ed azionabili in remoto tramite segnali elettrici di controllo della loro apertura, totale o parziale, e chiusura. Gli attuatori primo 6 e secondo 7 sono interposti rispettivamente tra il mezzo di base 3 ed il primo elemento 4 e tra quest’ultimo 4 ed il secondo elemento 5 per regolare rispettivamente l’inclinazione del primo elemento rispetto al mezzo di base e l’inclinazione del secondo rispetto al primo elemento. Il terzo attuatore è interposto tra il secondo elemento 5 e l’attrezzo T per regolarne l’angolazione rispetto al secondo elemento. Se il braccio è dotato di ulteriori elementi essi sono provvisti di rispettivi attuatori alimentati da corrispondenti distributori. The arm 2 is equipped with first 6, second 7 and third 8 hydraulic actuators, of the linear type with double effect, operated by a hydraulic circuit having a set of respective distributors 9, 10, 11 of the proportional type and which can be operated remotely via electrical signals. control of their total or partial opening and closing. The first 6 and second 7 actuators are interposed respectively between the base means 3 and the first element 4 and between the latter 4 and the second element 5 to regulate respectively the inclination of the first element with respect to the base means and the inclination of the second with respect to the first element. The third actuator is interposed between the second element 5 and the tool T to adjust the angle with respect to the second element. If the arm is equipped with further elements, they are provided with respective actuators fed by corresponding distributors.
Il dispositivo 1 comprende una unità di controllo 20 programmabile, dotata di una pluralità di ingressi ed uscite per segnali e comandi. The device 1 comprises a programmable control unit 20, equipped with a plurality of inputs and outputs for signals and commands.
Il dispositivo 1 comprende inoltre un primo rilevatore di inclinazione 21 ed un secondo rilevatore d’inclinazione 22 fissati rispettivamente al primo 4 ed al secondo 5 elemento del braccio. Ciascun eventuale elemento di tipo articolato aggiuntivo del braccio reca un rispettivo rilevatore d’inclinazione. The device 1 also comprises a first inclination detector 21 and a second inclination detector 22 fixed respectively to the first 4 and to the second 5 element of the arm. Each additional articulated element of the arm carries a respective inclination detector.
I rilevatori di inclinazione 21, 22 sono preferibilmente di tipo in grado di misurare l’inclinazione assoluta ovvero l’inclinazione del rispettivo elemento rispetto alla verticale o rispetto all’orizzonte ma è anche previsto che un rilevatore associato ad un elemento od un rilevatore aggiuntivo solidale al veicolo sia di tal tipo assoluto e gli altri siano di tipo in grado di fornire l’angolazione del proprio elemento rispetto a quello adiacente. The inclination detectors 21, 22 are preferably of the type capable of measuring the absolute inclination or the inclination of the respective element with respect to the vertical or with respect to the horizon but it is also provided that a detector associated with an element or an additional integral detector the vehicle is of this absolute type and the others are of a type capable of providing the angle of its element with respect to the adjacent one.
Tutti i rilevatori 21, 22 sono collegati a corrispondenti ingressi della unità di controllo 20 per fornire ad essa segnali di misura della inclinazione dei rispettivi elementi del braccio 4, 5. All the detectors 21, 22 are connected to corresponding inputs of the control unit 20 to supply it with signals for measuring the inclination of the respective elements of the arm 4, 5.
Ciascun distributore 9, 10, 11 è elettricamente collegato ad una rispettiva uscita per comandi dell’ unità di controllo 20 per comandare detti attuatoli idraulici primo 6 e secondo 7, controllando così l’inclinazione degli elementi del braccio primo 4 e secondo 5 e per comandare il terzo attuatore idraulico 8 controllando Γ inclinazione dell 'attrezzo T. Each distributor 9, 10, 11 is electrically connected to a respective output for commands of the control unit 20 to control said first 6 and second 7 hydraulic actuators, thus controlling the inclination of the elements of the first arm 4 and second 5 and to control the third hydraulic actuator 8 controlling the inclination of the tool T.
Il dispositivo comprende un organo di comando 23 azionabile da un operatore ed avente un insieme d’uscite collegate ad un corrispondente insieme di ingressi dell’unità di controllo 20 per fornire a quest’ ultima dati almeno sui comandi del movimento trasversale dell’attrezzo impartiti dall’operatore. The device comprises a control member 23 operable by an operator and having a set of outputs connected to a corresponding set of inputs of the control unit 20 to provide the latter with data at least on the commands for the transversal movement of the implement given by the device. 'operator.
L’unità di controllo 20 è programmata per comandare detti distributori primo 9 e secondo 10 in funzione dei dati fomiti ad essa da detti rilevatori primo 21 e secondo 22 per limitare i movimenti trasversali dell’utensile impostati dall’operatore per mezzo del organo di comando 23 ad una traiettoria avente un predeterminato orientamento, ad esempio orizzontale e ad una certa altezza rispetto al veicolo come illustrato in figura 2. The control unit 20 is programmed to control said first 9 and second 10 distributors according to the data supplied to it by said first 21 and second 22 detectors to limit the transverse movements of the tool set by the operator by means of the control member 23 to a trajectory having a predetermined orientation, for example horizontal and at a certain height with respect to the vehicle as illustrated in Figure 2.
Preferibilmente il dispositivo del braccio comprende anche un terzo rilevatore d’inclinazione 24 fissato all’attrezzo T e collegato ad un rispettivo ingresso dell’unità di controllo 20 una cui uscita controlla Γ inclinazione dell’ attrezzo T tramite il terzo distributore 11 ed il terzo attuatore idraulico 8. Preferably, the arm device also comprises a third inclination detector 24 fixed to the tool T and connected to a respective inlet of the control unit 20 whose output controls the inclination of the tool T by means of the third distributor 11 and the third actuator plumber 8.
Opzionalmente il dispositivo può comprendere un quarto rilevatore d’inclinazione 25, di tipo assoluto, fissato al mezzo di base 3 od al veicolo V e collegato ad un rispettivo ingresso dell’unità di controllo 20 per fornire ad essa dati attinenti all’ inclinazione mezzo di base 3. Il quarto rilevatore di tipo assoluto consente anche di utilizzare gli altri rilevatori 21, 22, 24 di tipo relativo in alternativa a quelli di tipo assoluto. Optionally, the device can comprise a fourth inclination detector 25, of the absolute type, fixed to the base means 3 or to the vehicle V and connected to a respective input of the control unit 20 to provide it with data relating to the inclination means of base 3. The fourth detector of the absolute type also allows the other detectors 21, 22, 24 of the relative type to be used as an alternative to those of the absolute type.
Il braccio può inoltre comprendere un rilevatore d’angolo opzionale interposto tra il mezzo di base 3 ed il veicolo e collegato ad un ingresso dell’unità di controllo 20 per fornire a quest’ultima dati attinenti all’inclinazione trasversale del braccio 2 rispetto al veicolo V. The arm can also comprise an optional angle detector interposed between the base means 3 and the vehicle and connected to an input of the control unit 20 to provide the latter with data relating to the transverse inclination of the arm 2 with respect to the vehicle. V.
L’organo di comando di 23 comprende almeno un comando a joystick ed una pluralità di pulsanti e/o di tasti e/o di manopole di comando rotativo o scorrevole e simili. The control member of 23 comprises at least a joystick control and a plurality of buttons and / or keys and / or rotary or sliding control knobs and the like.
L’unità di controllo 20 contiene, memorizzati in essa, un algoritmo comprendente un modello informatico della geometria e dei vincoli del braccio 2 e dell’attrezzo T per la valutazione della posizione e della inclinazione dell’attrezzo T e di calcolo delle inclinazioni da raggiungere per ottenere la posizione sulla traiettoria impartiti dall’operatore tramite l’organo di comando 23; l’algoritmo comanda quindi l’apertura e la chiusura dei distributori 9, 10, 11 per ottenere i valori di inclinazione calcolati traslando l’attrezzo T lungo un predefinita traiettoria e mantenendolo pressoché parallelo ad essa. The control unit 20 contains, stored therein, an algorithm comprising a computer model of the geometry and constraints of the arm 2 and of the tool T for evaluating the position and inclination of the tool T and for calculating the inclinations to be reached. to obtain the position on the trajectory imparted by the operator through the control member 23; the algorithm then commands the opening and closing of distributors 9, 10, 11 to obtain the inclination values calculated by translating the tool T along a predefined trajectory and keeping it almost parallel to it.
In alternativa l’unità di controllo 20 contiene, memorizzati in essa, un algoritmo comprendente un modello informatico della geometria e dei vincoli del braccio 2 per la valutazione della posizione dell’attrezzo T e di calcolo predittivo della apertura e chiusura dei distributore 9, 10 in funzione dei comandi di traslazione trasversali impartiti dall’operatore tramite l’organo di comando 23 per traslare l’attrezzo T lungo una predefinita traiettoria; in tale alternativa l’algoritmo aziona in retroazione il terzo distributore 11 per mantenere l’attrezzo T pressoché parallelo a detta predefinita traiettoria. Alternatively, the control unit 20 contains, stored therein, an algorithm comprising a computer model of the geometry and constraints of the arm 2 for evaluating the position of the tool T and for predicting the opening and closing of the vending machines 9, 10 as a function of the transverse translation commands given by the operator through the control member 23 to translate the tool T along a predefined trajectory; in this alternative the algorithm activates the third distributor 11 in feedback to keep the tool T almost parallel to said predefined trajectory.
II dispositivo può comprendere mezzi d’allarme visivo e/o acustico per informare l’operatore che una traslazione dell’attrezzo da egli comandata tramite l’organo di comando 23 non è all’interno dell’inviluppo di traslazione del braccio e non è realizzabile e/o comporta pericolose riduzioni della stabilità del veicolo. The device can comprise visual and / or acoustic alarm means to inform the operator that a translation of the tool controlled by him by means of the control member 23 is not within the translation envelope of the arm and cannot be carried out. and / or involves dangerous reductions in vehicle stability.
Un vantaggio della presente invenzione è di fornire un braccio articolato con dispositivo di controllo del movimento trasversale dell’utensile azionabile dall’operatore con un unico comando, che sia leggero e relativamente economico. Altro vantaggio è di fornire un braccio in grado di traslare trasversalmente ed orizzontalmente l’attrezzo pressoché indipendentemente dall’altezza dal suolo dell’elemento da tagliare o da lavorare con tale attrezzo. An advantage of the present invention is to provide an articulated arm with a device for controlling the transverse movement of the tool that can be operated by the operator with a single command, which is light and relatively cheap. Another advantage is to provide an arm capable of translating the tool transversely and horizontally almost independently of the height from the ground of the element to be cut or to be worked with this tool.
Ulteriore vantaggio è quello di consentire, tramite un solo comando, di movimentare l’attrezzo lungo traiettorie trasversali rettilinee e inclinabili a piacere. Another advantage is to allow, through a single command, to move the tool along straight transverse trajectories that can be tilted as desired.
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Publications (1)
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