BR102019025884A2 - Sistema de segurança aprimorado para máquinas de operação de autopropulsão - Google Patents

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Abstract

É descrito um sistema de segurança para uma máquina de operação de autopropulsão (1) que compreende uma unidade de processamento (3) que inclui: um módulo de memória (31) no qual uma pluralidade de diagramas de carga é armazenada; um módulo limitador (32) configurado para limitar as possibilidades operacionais dos atuadores da máquina (1), com base em um diagrama de carga; um dispositivo de medição (41, 42) para adquirir parâmetros operacionais em relação a várias condições operacionais da máquina de operação (1); e um módulo de seleção (33) configurado para selecionar no módulo de memória (31) um diagrama de carga com base em um parâmetro operacional adquirido pelo dispositivo de medição (41, 42).

Description

SISTEMA DE SEGURANÇA APRIMORADO PARA MÁQUINAS DE OPERAÇÃO DE AUTOPROPULSÃO
[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de segurança aprimorado para máquinas de operação de autopropulsão.
[0002] Mais detalhadamente, a invenção se refere a um sistema de segurança para manipuladores telescópicos fixos e giratórios, com a capacidade de selecionar os diagramas de carga com base nas condições operacionais em que a máquina deve trabalhar.
[0003] Existem manipuladores telescópicos da técnica anterior que consistem em um veículo equipado com uma estrutura móvel sobre rodas, que monta a cabine do motorista e um braço operacional que pode ser estendido telescopicamente; nas máquinas giratórias, a cabine e o braço são conectados a uma plataforma que é suportada de maneira giratória pela estrutura da máquina.
[0004] Um aparelho é fixado na extremidade distal do braço para elevar ou mover cargas, como, por exemplo, um garfo, uma gaiola, uma unidade de transferência lateral, um guincho, etc.
[0005] Por vários anos, os dispositivos telescópicos de elevação foram equipados com sistemas eletrônicos de estabilidade que impedem a ocorrência de condições operacionais que podem levar à instabilidade do dispositivo.
[0006] Em particular, existem, por exemplo, sistemas de estabilidade da técnica anterior que impedem a ocorrência de uma condição de risco de instabilidade frontal.
[0007] Com base na configuração geral da máquina, consequentemente também em suas dimensões, peso e geometria, é possível obter o conhecido diagrama de carga que estabelece o limite espacial dentro do qual o braço deve ser movido, em função da carga suportada, para prevenir antecipadamente qualquer risco de instabilidade.
[0008] Na prática, com base na carga a ser levantada, o sistema de segurança permite ou impede que a máquina mova o braço solicitado pelo operador por meio dos comandos localizados na cabine.
[0009] No entanto, os operadores desse setor sentem há algum tempo a necessidade de ter sistemas de segurança mais flexíveis do que aqueles atualmente disponíveis no mercado.
[0010] De fato, os sistemas de segurança da técnica anterior têm uma configuração muito conservadora.
[0011] Por exemplo, no que diz respeito a um determinado tipo de gaiola, projetado para suportar um peso predeterminado da carga, os sistemas de segurança impõem limitações ao movimento que, por outro lado, não são impostas para gaiolas com a capacidade de transportar cargas mais baixas.
[0012] A consequência é que as empresas geralmente têm uma pluralidade de aparelhos, em particular várias gaiolas, como, por exemplo, uma gaiola para transportar tanto pessoas como uma carga e uma gaiola para transportar apenas pessoas ou ferramentas de trabalho, de maneira a ter a capacidade de operar com a liberdade necessária para o trabalho específico que a máquina deve executar.
[0013] Com efeito, o primeiro tipo de gaiola é submetido a um diagrama mais conservador (veja a Figura 1), que permite uma extensão do braço que é menor que a segunda gaiola, cujo diagrama é mostrado a título de exemplo na Figura 2.
[0014] A limitação dos sistemas da técnica anterior não se refere apenas ao uso de gaiolas, mas também se refere a uma multiplicidade de equipamentos usados pelos manipuladores telescópicos.
  • • Considerar, por exemplo, que os operadores são forçados a mover os braços (ou “lança”), equipados com dois ou mais ganchos localizados a distâncias diferentes e projetados para suportar cargas diferentes, com as mesmas limitações de segurança, independentemente de quais ganchos sejam usados, assim como no caso de braços que podem ser estendidos por guincho, os movimentos permitidos ou proibidos são os mesmos, independentemente de o braço ser estendido ou retraído e assim por diante.
[0015] O objetivo técnico que forma a base da invenção é propor um sistema de segurança para máquinas de operação de autopropulsão que satisfaça a necessidade mencionada acima.
[0016] O objetivo técnico especificado é alcançado pelo sistema de segurança fabricado de acordo com a reivindicação 1, por meio do método atuado de acordo com a reivindicação 16 e pelo programa de computador de acordo com a reivindicação 20.
[0017] Outras características e vantagens da invenção são mais evidentes na descrição não limitativa de uma modalidade preferencial, mas não exclusiva do sistema proposto, conforme ilustrado nos desenhos anexos, nos quais:
  • - As Figuras 1 e 2 são representações gráficas de diagramas de carga associados às gaiolas de carga que podem ser usadas pelos manipuladores telescópicos;
  • - a Figura 3 é uma vista lateral de uma máquina de operação que usa a invenção;
  • - a Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma gaiola que pode ser usada com a invenção;
  • - a Figura 5 é uma vista lateral de um braço com dois ou mais ganchos que podem ser usados com a invenção; e
  • - A Figura 6 é um diagrama representando a unidade de processamento de acordo com a invenção.
[0018] Com referência aos desenhos anexos, o número 1 indica em sua totalidade uma máquina de operação de autopropulsão que está equipada com o sistema de segurança de acordo com a invenção.
[0019] A máquina mostrada nos desenhos é um manipulador telescópico giratório 1, equipado com um braço telescópico 11 montado na plataforma giratória 12, que também tem a cabine do motorista 13, em que o braço é equipado, na sua extremidade distal, com um aparelho 2.
[0020] No entanto, deve-se notar que a invenção pode ser usada com um tipo diferente de máquina de operação, geralmente equipada com um braço de elevação e um aparelho.
[0021] Por exemplo, a máquina na qual a invenção é implantada pode ser um manipulador telescópico fixo ou telescópico articulado ou uma máquina de operação diferente dos manipuladores telescópicos.
[0022] A seguir, por conveniência de ilustração e sem limitar o escopo da invenção, será feita referência ao caso particular em que a máquina de operação 1 é um manipulador telescópico.
[0023] O termo aparelho 2 significa um acessório para engatar uma carga, como um garfo, um dispositivo de transferência lateral, um guincho, uma pinça, etc. e um acessório para elevar pessoas e, se necessário, também uma carga, como uma gaiola.
[0024] Ainda mais detalhadamente, o braço 11 pode ter, na sua extremidade distal, um dispositivo de fixação 110, também do tipo normalmente usado nos manipuladores telescópicos fabricados pela Requerente, o que permite a substituição do aparelho 2 e sua conexão aos aparelhos hidráulico e eletrônico da máquina.
[0025] O braço 11 é articulado à plataforma giratória 12, de modo a oscilar verticalmente, sob a atuação de um cilindro hidráulico ou atuador similar, entre uma posição mais baixa, substancialmente horizontal e uma posição superior, em que o braço 11 está próximo à vertical.
[0026] O braço 11 é extensível e retrátil e, mais precisamente, compreende uma pluralidade de segmentos inseridos um no outro, coaxiais entre si e projetados para transladar ao longo da direção axial.
[0027] O alongamento e a retração do braço 11 também são produzidos por um ou mais cilindros hidráulicos ou outros atuadores.
[0028] A rotação da plataforma 12 também é produzida por um atuador de preferência hidráulico, associado, por exemplo, a uma cremalheira, da mesma maneira que é preferencialmente que o atuador que move o equipamento em relação a uma ou mais de suas juntas seja hidráulico.
[0029] Os atuadores hidráulicos são submetidos a um distribuidor eletro-hidráulico 14, montado na máquina 1, que é controlado por meio dos comandos presentes na cabine 13, de acordo com métodos conhecidos.
[0030] Na prática, a máquina 1 de acordo com a invenção inclui um sistema de controle conhecido equipado com comandos na cabine 13, como joystick, pedais, botões de pressão, etc., acionados pelo operador; por meio da atuação dos comandos, são gerados sinais recebidos do distribuidor 14 que, em seguida, ajusta a operação dos atuadores do braço 11, do aparelho 2 e da plataforma 13 (ou de outros elementos móveis).
[0031] A invenção também se refere ao caso em que os atuadores de acionamento são do tipo eletromecânico e não hidráulico.
[0032] A invenção é configurada como um sistema de segurança aprimorado que, como os sistemas da técnica anterior descritos na introdução, está correlacionado com as cargas movimentadas e é projetado para a segurança dos movimentos do veículo 1; em detalhes, o sistema de segurança permite movimentar as cargas em conformidade com os diagramas de carga, do tipo conhecido, e evita a ocorrência de uma instabilidade do veículo 1, por exemplo, do tipo frontal.
[0033] De acordo com um aspecto importante da invenção, o sistema de segurança compreende uma unidade de processamento 3 que inclui um módulo de memória 31 no qual é registrada uma pluralidade de diagramas de carga ou, em qualquer caso, informações ou instruções correspondentes a uma pluralidade de diagramas de carga.
[0034] A unidade de processamento 3 também compreende um módulo limitador 32 configurado para limitar a possibilidade de operação de atuadores da máquina 1 com base em um diagrama de carga selecionado dentre os do módulo de memória 31.
[0035] De um modo geral, deve-se notar que, nesta descrição, a unidade de processamento 3 é apresentada como dividida em módulos funcionais separados apenas com o objetivo de descrever as funções de forma clara e completa.
[0036] Na prática, a unidade de processamento 3 pode consistir em um único dispositivo eletrônico, também do tipo comumente presente nesse tipo de máquina, adequadamente programado para executar as funções descritas; os vários módulos podem corresponder a unidades de hardware e/ou software que fazem parte do dispositivo programado.
[0037] Alternativa ou adicionalmente, as funções podem ser executadas por uma pluralidade de dispositivos eletrônicos nos quais os módulos funcionais mencionados acima podem ser distribuídos.
[0038] De um modo geral, a unidade de processamento 3 pode ter um ou mais microprocessadores ou microcontroladores para execução das instruções contidas nos módulos de memória e os módulos funcionais mencionados acima também podem ser distribuídos em uma pluralidade de calculadoras locais ou remotas com base na arquitetura da rede na qual os mesmos estão alojados.
[0039] Vantajosamente, o sistema de segurança proposto inclui então um ou mais dispositivos de medição 41, 42 para adquirir parâmetros operacionais em relação a várias condições operacionais da máquina de operação 1.
[0040] A unidade de processamento 3 também inclui um módulo de seleção 33, que é configurado para selecionar no módulo de memória 31 um diagrama de carga específico com base no parâmetro operacional adquirido pelo dispositivo de medição 41, 42 acima mencionado, de modo a fornecer ao limitando o módulo 32 o diagrama de carga selecionado.
[0041] Em outras palavras, com base nas condiçõesoperacionais específicas nas quais a máquina 1 está trabalhando, que foi dita durante a discussão da técnica anterior, o sistema de segurança aplicará um diagrama de carga específico aos movimentos da máquina 1, por exemplo, àqueles do braço 11, da torre 12 ou do aparelho 2, evitando assim os limites sofridos pelos sistemas da técnica anterior.
[0042] A condição operacional pode significar um modo particular de uso do aparelho 2 ou a substituição do aparelho 2 ou uma forma particular do solo no qual a máquina 1 trabalha, ou uma nova configuração da máquina 1, etc.
[0043] Doravante no presente documento, a título de exemplo, será feita referência ao caso em que as várias condições operacionais consistem em diferentes métodos de uso dos aparelhos 2 ou suas alterações, entendendo-se que o conceito inventivo geral também pode ser aplicado a diferentes aspectos.
[0044] Na prática, os dispositivos de medição de acordo com a invenção incluem ou consistem em sensores relativos 41, 42 que adquirem uma quantidade física que corresponde ao parâmetro operacional e transmitem, à unidade de processamento 3, sinais que são uma função da aquisição realizada.
[0045] Por esse motivo, com base no sinal recebido do sensor ou sensores 41, 42, a unidade de processamento seleciona o diagrama de carga selecionado e consequentemente comanda o distribuidor 14 que, por sua vez, controla os atuadores restringindo adequadamente os movimentos.
[0046] Os sensores 41, 42 podem ser de tipos diferentes com base no aparelho 2 ou nas várias condições operacionais que são fornecidas pelo fabricante.
[0047] Por exemplo, como mostrado na Figura 4, pode haver uma gaiola de carga 21, do tipo que compreende uma superfície inferior 210, projetada para suportar os operadores e/ou suas ferramentas de trabalho, associadas a paredes laterais que estão localizadas no perímetro da superfície 210, a partir da qual os mesmos se estendem para definir uma espécie de gaiola aberta no topo.
[0048] A armação 21 é, então, equipada com um dispositivo de fixação 211 projetado para ancoragem ao dispositivo de fixação 110 do braço 11, de uma maneira conhecida.
[0049] Como mostrado na Figura 4, sensores podem ser incluídos, como pinos de extensômetro 41, entre o dispositivo de fixação 211 e a parede lateral traseira da gaiola 21 e/ou sensores podem ser posicionados, como células de carga (não ilustradas), no sistema de absorção de impacto 2110 com o qual o dispositivo de fixação 211 está equipado.
[0050] Desse modo, com base na carga realmente medida na armação 21, o sistema de segurança seleciona automaticamente o diagrama correto, evitando assim não apenas operações arriscadas para a estabilidade, mas também limitações excessivamente rigorosas.
[0051] Ao usar o sistema de segurança de acordo com a invenção, as empresas usuárias podem evitar a compra de várias gaiolas “especializadas” para várias atividades, por exemplo, para transportar apenas pessoas ou também para transportar uma carga, com vantagens óbvias em termos de eficiência econômica e de trabalho.
[0052] Deve-se notar que os sensores também podem estar localizados na superfície de base 210 da estrutura 21 ou em pontos diferentes no dispositivo de fixação 211 ou em outras posições.
[0053] Em geral, os sensores 41, 42 podem ser montados em posições diferentes no aparelho 2 ou mesmo também no braço de elevação 11.
[0054] Se o aparelho for um braço com vários ganchos 22, como o mostrado na Figura 5, seus vários ganchos podem ser associados operacionalmente aos respectivos dispositivos de medição, como células de carga 42 ou outros sensores.
[0055] Desse modo, a invenção selecionará o diagrama correto com base no gancho, que é cada vez usado para realizar as atividades de elevação.
[0056] Se o aparelho 2 for um braço extensível com um guincho, o dispositivo de detecção pode ser um sensor projetado para detectar se o braço está em uma configuração estendida ou em uma configuração retraída; o sensor em questão pode ser um sensor de posição ou um codificador associado a um cabo fixo ao braço, etc.
[0057] Também é possível que o guincho do braço também esteja associado a um sensor para medir a carga ou a que distância o gancho está do final do curso, ou seja, na posição completamente levantada, etc.
[0058] Além disso, pode haver uma modalidade da invenção em que, além de reconhecer a condição de operação do aparelho 2, o mesmo tem a capacidade de reconhecer qual aparelho 2 é usado e, portanto, selecionar o diagrama correto.
[0059] Nesse caso, o módulo de memória 31 acima mencionado inclui vários conjuntos de diagramas de carga para os respectivos aparelhos, enquanto a unidade de processamento 3 também compreende um módulo de aparelho 34 configurado para selecionar o conjunto do qual selecionar o diagrama a ser usado, com base do aparelho 2 preso ao braço.
[0060] Para esse fim, a invenção pode incluir um dispositivo 5 para reconhecer o aparelho 2 acoplado ao braço 11, conectado à unidade de processamento 3 à qual o módulo de aparelho 34 está ligado.
[0061] Por exemplo, o dispositivo de reconhecimento 5 pode ser projetado para comunicação sem fio e operar com frequência de rádio, como um transceptor RFID ou Bluetooth, ou pode usar tecnologia óptica, como a leitura de um código de barras ou uma conexão física da rede elétrica, tipo, por meio de macacos, pinos ou similares.
[0062] Dessa maneira, assim que o aparelho 2 é montado no dispositivo de fixação 110 do braço de elevação 11, o sistema de segurança recupera o diagrama projetado para esse tipo de aparelho 2, por exemplo, garfos em vez de uma gaiola, e também pode selecionar um diagrama específico para exemplos particulares no contexto desse tipo de aparelho, ou seja, a gaiola específica projetada para transportar uma certa carga máxima ou lança com um certo número de ganchos etc.
[0063] Vantajosamente, o sistema de acordo com a invenção, para fins de seleção do diagrama de carga, pode integrar o reconhecimento do aparelho 2 com as medições dos sensores acima mencionados 41, 42.
[0064] A invenção também é configurada como um método para a segurança de uma máquina de operação automotora 1, em particular do tipo descrito acima.
[0065] Em termos de aspectos gerais, o método compreende as seguintes etapas:
fornecer uma pluralidade de diagramas de carga projetados para definir as possibilidades operacionais dos atuadores da dita máquina 1;
medir pelo menos um parâmetro operacional em relação a uma condição operacional predeterminada da dita máquina de operação 1; e
selecionar um diagrama de carga com base no dito parâmetro operacional adquirido.
[0066] O diagrama selecionado é usado para definir o comportamento dos atuadores que, em particular, controlam o movimento do aparelho 2.
[0067] Deve-se notar que as funções e características da máquina 1 proposta acima, incluindo as funções desempenhadas pela unidade de processamento 3 e seus módulos, correspondem às etapas opcionais do método de acordo com a invenção.
[0068] Em particular, o parâmetro operacional acima mencionado pode ser um valor de carga medido no aparelho 2 transportado por um braço de elevação 11 da máquina 1 ou um valor de posição medido no aparelho 2.
[0069] Além disso, vários conjuntos de diagramas de carga podem ser disponibilizados para os respectivos aparelhos 2, que podem ser usados pela máquina 1; nesse caso, o método compreende reconhecer o tipo de aparelho 2 usado pela máquina 1 e, em seguida, identificar o conjunto a partir do qual selecionar o diagrama a ser usado, com base no aparelho 2 acoplado ao braço 11.
[0070] Além disso, a invenção também se refere a um programa de computador que, executando em uma unidade de processamento 3, executa as etapas do método proposto.

Claims (20)

  1. Sistema de segurança para uma máquina de operação de autopropulsão (1) caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de processamento (3) que inclui:
    pelo menos um módulo de memória (31) no qual está registrada uma pluralidade de diagramas de carga;
    pelo menos um módulo limitador (32) configurado para limitar a possibilidade de operação de atuadores da máquina (1), com base em um diagrama de carga;
    pelo menos um dispositivo de medição (41, 42) para adquirir parâmetros operacionais em relação a várias condições operacionais da máquina de operação (1);
    pelo menos um módulo de seleção (33) configurado para selecionar no módulo de memória (31) um diagrama de carga com base em um parâmetro operacional adquirido a partir do dispositivo de medição (41, 42).
  2. Sistema de segurança, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição é um sensor de carga (42).
  3. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de medição é um sensor extensômetro (41).
  4. Sistema de segurança, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de medição é um sensor de posição.
  5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é configurado para uso com uma máquina de operação de autopropulsão (1), equipada com um braço de elevação (11) ao qual pode ser fixada de maneira removível uma pluralidade de aparelhos (2), em que o módulo de memória (31) inclui vários conjuntos de diagramas de carga para os respectivos aparelhos e a unidade de processamento (3) compreende um módulo de aparelho (34) configurado para selecionar o conjunto do qual selecionar o diagrama a ser usado, com base no aparelho (2) preso ao braço (11).
  6. Sistema, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo (5) para reconhecer o aparelho (2) fixado ao braço (11) conectado à unidade de processamento (3), em que o módulo de aparelho (34) é controlado pelo dispositivo de reconhecimento (5).
  7. Máquina de operação de autopropulsão (1) caracterizada pelo fato de que compreende um braço de elevação com um aparelho (2) para elevação ou movimentação de cargas, que compreende um sistema de segurança, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, em que um ou mais dispositivos de medição (41, 42) são posicionados no aparelho (2).
  8. Máquina (1), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que um ou mais dispositivos de medição estão localizados no braço (1).
  9. Máquina (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o aparelho (2) é uma estrutura de carga (21), equipada com um dispositivo de fixação e suporte (211) conectado a um lado traseiro relativo e projetado para fixação ao braço de elevação (11), em que os dispositivos de medição (41) estão localizados no dispositivo (211).
  10. Máquina (1), de acordo com a reivindicação 2 e a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que os sensores de carga estão posicionados no dispositivo de fixação (211).
  11. Máquina (1), de acordo com as reivindicações 2 e 7, caracterizada pelo fato de que os sensores de carga estão localizados em uma base (210) de uma estrutura de carga (21).
  12. Máquina (1), de acordo com as reivindicações 3 e 9, caracterizada pelo fato de que os sensores de extensômetro (41) estão posicionados entre o dispositivo de fixação (211) e o lado traseiro.
  13. Máquina (1), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que os sensores são pinos de extensômetro (41) que unem o dispositivo de fixação (211) e as respectivas colunas verticais de uma parede lateral da estrutura (21).
  14. Máquina (1), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que o aparelho (2) é um braço com dois ou mais ganchos (22), em que pelo menos dois dos quais estão associados operacionalmente a um dispositivo de medição (42).
  15. Máquina (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o aparelho (2) é um braço extensível e o dispositivo de medição é um sensor projetado para detectar se o braço está em uma configuração estendida ou em uma configuração retraída.
  16. Método de segurança para uma máquina de operação de autopropulsão (1) caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
    fornecer uma pluralidade de diagramas de carga projetados para definir as possibilidades operacionais dos atuadores da máquina (1);
    medir pelo menos um parâmetro operacional em relação a uma condição operacional predeterminada da máquina de operação (1); e
    selecionar um diagrama de carga com base no parâmetro operacional adquirido.
  17. Método, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que um parâmetro operacional é um valor de carga medido em um aparelho (2) transportado por um braço de elevação da máquina (1).
  18. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que um parâmetro operacional é um valor de posição medido no aparelho (2).
  19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que vários conjuntos de diagramas de carga são fornecidos para os respectivos aparelhos (2) que podem ser usados pela máquina (1), que compreende as etapas de:
    reconhecer o aparelho (2) usado pela máquina (1); e
    identificar o conjunto a partir do qual selecionar o diagrama a ser usado, com base no aparelho (2) fixado ao braço.
  20. Programa de computador caracterizado pelo fato de que, quando executado em uma unidade de processamento (3), executa as etapas do método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 16 a 19.
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