ES2320091T3 - Dispositivo para la medicion y el control de las condiciones de estabilidad de un vehiculo, en particular un vehiculo industrial. - Google Patents
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Abstract
Vehículo, en particular un vehículo industrial, que comprende un dispositivo para la medición y el control de las condiciones de estabilidad de dicho vehículo, en el que se integra por lo menos unos medios de transducción (10) en el interior de cada elemento de conducción articulado (11) de un eje (12) del vehículo, siendo, por lo tanto, dichos elementos de conducción articulados (11) del eje (12) de dicho vehículo el dispositivo de medición, en el que un instrumento de control electrónico (14) procesa, por medio del programa informático de control electrónico adecuado, procediendo las señales (P1-P4) de cada uno de los medios de transducción (10) y siendo amplificadas del modo adecuado por unos medios de amplificación (13), con el fin de calcular una medición de estabilidad de dicho vehículo a tiempo real y suministrar una orden para desactivar funciones específicas del vehículo en el caso de que dicha medición de estabilidad pase de un intervalo determinado de valores de seguridad, permitiendo dicho instrumento de control electrónico (14) la desactivación de una serie de maniobras, por parte del operario, cuyo accionamiento sería contrario a la estabilidad estática de la totalidad del vehículo y controlando los parámetros para medir la extensión de un brazo de elevación y la inclinación de la carga, identificando los momentos de vuelco y los momentos de estabilización, así como manteniendo una reserva de seguridad bloqueando la totalidad de las funciones operativas contrarias a la estabilidad, caracterizado porque, si el vehículo no está funcionando en un suelo plano, es capaz de reconocer la totalidad de las condiciones límite de inestabilidad lateral, utilizando una señal de salida (P5) desde dicho instrumento de control electrónico (14) para desactivar la orden de arrancar el vehículo, actuando directamente sobre la transmisión del vehículo, mientras que en el caso de cualquier golpe o sacudida al vehículo durante el funcionamiento, dicho dispositivo funciona para recuperar la estabilidad de la totalidad del vehículo.
Description
Dispositivo para la medición y el control de las
condiciones de estabilidad de un vehículo, en particular un vehículo
industrial.
La presente invención se refiere en general a un
dispositivo para medir y controlar las condiciones de estabilidad
de un vehículo industrial y, en particular, un dispositivo para
medir las fuerzas, especialmente las fuerzas verticales, aplicadas
a cada buje de rueda de los dos ejes para analizar el funcionamiento
y las especificaciones de estabilidad de un vehículo de elevación
industrial.
Un ejemplo preferido no limitativo de una forma
de realización de la presente invención propone un dispositivo para
medir y un sistema para controlar las condiciones de estabilidad de
vehículos industriales, tanto estáticos, como en movimiento o
durante las fases de funcionamiento para maniobrar o mover la carga,
si la hay.
Durante las operaciones de maniobra de un
vehículo industrial sin suspensiones, la totalidad de la carcasa o
chasis del vehículo reacciona a las distintas tensiones externas,
determinadas por una serie de fuerzas y momentos de vuelco,
provocadas bien por el movimiento de la carga o por la variación en
la estabilidad del vehículo en movimiento en el suelo.
Todo esto se puede llevar a cabo en condiciones
de utilización estáticas, casi estáticas o dinámicas. La medición
de las dimensiones físicas exteriores resulta útil para determinar
las condiciones de funcionamiento y estabilidad del vehículo.
Por ejemplo, se pueden medir las fuerzas
verticales y los momentos de vuelco en las distintas direcciones
para calcular la estabilidad de los vehículos industriales con ejes
conectados al chasis sin la interposición de suspensiones, durante
las distintas maniobras de giro, frenado, aceleración o elevación de
la carga, con el fin de calcular las fuerzas inducidas y los
momentos de desestabilización del vehículo.
Actualmente, el funcionamiento para medir dichas
fuerzas y momentos sólo se puede llevar a cabo mediante la
simulación que se realiza en un laboratorio, utilizando instrumentos
de medición diseñados específicamente.
Además, hasta la fecha, las distintas
dimensiones físicas de interés se miden aproximadamente y se
disponen la una con respecto a la otra por medio de transductores
de fuerza, que únicamente se fijan exteriormente a la carcasa del
eje o del chasis del vehículo, de este modo están influidas por
todos los posibles efectos de perturbación o deriva de la señal que
se va a medir, que puede estar influida por los efectos de
temperatura, desplazamientos del sistema, o unas presiones de
funcionamiento de los frenos, teniendo como resultado una
información final inexacta y no fiable.
Por lo tanto, la fijación de dichos
transductores en posiciones específicas de cada eje giratorio no
permite realizar mediciones precisas, ya que se ven influidas por
muchos factores externos, además de los intrínsecos a la geometría
del eje o el acoplamiento del eje con el chasis del vehículo.
Por ejemplo, la patente US nº 6.050.770 da a
conocer un sistema de estabilización que incorpora un procesador
para un equipo de manipulación de carga, que comprende un
dispositivo de medición en la rueda guía trasera y que no permite
determinadas maniobras contrarias a la estabilidad estática.
Finalmente, todo esto requiere el desarrollo de
algoritmos de transformación complejos, adecuados para trasladar la
posición en el tiempo de cada eje del vehículo en el sistema de
coordenadas fijas del vehículo.
Por lo tanto, el objetivo de la presente
invención es solucionar los problemas mencionados anteriormente y,
en particular, determinar un dispositivo para la medición y el
control de las condiciones de estabilidad de un vehículo, en
particular un vehículo industrial, que permite que se muestre una
indicación de estabilidad después del procesado adecuado de señales
emitidas por los instrumentos de medición específicos integrados en
uno o más de los componentes estructurales del eje.
Otro objetivo de la presente invención es
producir un dispositivo para la medición y el control de las
condiciones de estabilidad de un vehículo, en particular un
vehículo industrial, que permita desactivar todas las maniobras que
pueda controlar el operario, que puedan provocar inestabilidades del
vehículo debidas a las mismas.
Otro objetivo de la presente invención es
producir un dispositivo para la medición y el control de las
condiciones de estabilidad de un vehículo, en particular un
vehículo industrial, que permita que se indiquen todas las
condiciones límite de inestabilidad estática del vehículo, también
en presencia de cargas y de horquillas de elevación de materiales,
en cualquier posición de funcionamiento del brazo del vehículo.
Todavía otro objetivo de la presente invención
es producir un dispositivo para la medición y el control de las
condiciones de estabilidad de un vehículo, en particular un vehículo
industrial, del tipo automático, que sea más seguro y fiable que
los dispositivos de control y medición indirectos tradicionales.
\newpage
Estos y otros objetivos se alcanzan gracias a un
dispositivo para la medición y el control de las condiciones de
estabilidad de un vehículo, en particular un vehículo industrial,
según la reivindicación 1, que se menciona en aras de la
brevedad.
Ventajosamente, la invención hace referencia al
hecho de que prevé la integración de uno o más transductores y, en
particular, una o más células de carga direccional, en cada perno de
la junta articulada del "pivote" de conducción del eje,
estando dicho perno provisto en el nivel de los soportes de los
bujes de la rueda del vehículo, realizando de este modo un
instrumento de medición de un componente estructural del eje de un
vehículo de cuatro ruedas.
Asimismo, la presente invención ventajosamente
se puede adaptar para que pueda leer la información de estabilidad
continuamente, con el fin de llevar a cabo, a tiempo real, cualquier
tipo de test de estabilidad durante el funcionamiento del
vehículo.
El dispositivo según la invención comprende una
serie de celdas integradas en el nivel de los bujes de cada
eje.
Finalmente, un dispositivo de funcionamiento
electrónico procesa, mediante el programa informático de control
adecuado, las señales transmitidas por cada celda, amplificadas del
modo adecuado, con el fin de calcular la estabilidad de la
estructura a tiempo real y, por lo tanto, si es necesario
proporcionar una orden para desactivar funciones específicas del
vehículo si la información suministrada en el procesado mencionada
anteriormente tiene como resultado un valor de estabilidad espacial
más allá de un área de seguridad determinada (área de estabilidad
base).
Esta condición de peligro se puede indicar del
modo adecuado al operario del vehículo por medio de un dispositivo
de aviso visual y/o acústico dispuesto en la parte frontal del
salpicadero.
Las características de la invención se pondrán
más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción y
de los dibujos adjuntos, importantes para un ejemplo de una forma de
realización que se proporciona únicamente a título de ejemplo no
limitativo, en los que:
- la Figura 1 es una vista en planta superior de
un eje conectado al chasis de un vehículo industrial, sin la
interposición de suspensiones, según la presente invención;
- la Figura 2 es una vista lateral del eje de la
Figura 1, según la invención;
- la Figura 3 es una vista ampliada de un
detalle de la Figura 1;
- la Figura 4 es una vista ampliada de un
detalle de la Figura 2;
- la Figura 5 es una vista en sección parcial
del detalle de la Figura 4, que muestra la integración de una celda
de carga, conectada a un amplificador de señal, a una junta
articulada o "pivote" de conducción del eje en las Figuras 1 y
2, según la presente invención;
- la Figura 6 muestra un diagrama de bloques del
funcionamiento de un dispositivo para la medición y el control de
las condiciones de estabilidad de un vehículo, en particular un
vehículo industrial, según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a las figuras mencionadas
anteriormente, el número de referencia 12 indica uno de los dos
ejes presentes en un vehículo industrial, que está provisto de un
dispositivo para la medición y el control de la estabilidad, según
la presente invención.
En particular, cada uno de dichos ejes 12 está
conectado al chasis, del tipo que no presenta interposición de
suspensiones, y comprende una carcasa central 16 de la que se
extienden dos brazos 17.
Cada uno de dichos brazos 17, en el nivel de uno
de sus extremos, está provisto de un soporte 33 de los pivotes de
conducción 11.
En las formas de realización preferidas y no
limitativas, los ejes 12 son del tipo motriz y de conducción.
A este respecto, se prevé un eje acampanado 19
que se proyecta desde la carcasa central 16, que se conecta a un
eje del motor del vehículo industrial, por medio de un diferencial,
ya conocido, que, a su vez, hace girar dos árboles motores
integrados con partes giratorias de los bujes de la rueda 18.
La carcasa central 16 del eje 12 también soporta
un accionador de conducción 20, que puede hacer que la barra 21 se
deslice axialmente.
En ambos lados opuestos, el accionador 20 está
conectado, por medio de juntas de rótula 22, a otra barra 23
conectada, por medio de la junta de rótula 24, a un apéndice 25 de
cada pivote de conducción 11.
\newpage
Haciendo referencia específica a las Figuras 5 y
6, el número de referencia 10 designa cada celda de carga, que está
integrada, sellada, en el interior de cada junta de pivote o
articulada 11, mientras que la referencia 13 designa un
amplificador de la señal transmitida por la celda respectiva 10.
Las señales tomadas de las celdas de carga 10 se
transmiten a lo largo de la guía o línea en serie 30 y desde allí a
los amplificadores respectivos 13, que están integrados en el
interior de la pieza de fundición de los pivotes 11.
Las señales de salida
P1-P-4 de los amplificadores 13 se
transmiten a lo largo de la guía o línea 31 y, posteriormente, se
procesan en el interior de un instrumento de control electrónico 14
que utiliza un programa de aplicaciones informáticas adecuado para
medir la estabilidad del sistema a tiempo real y, si es necesario,
envía una serie de órdenes para desactivar las distintas funciones
y controles del vehículo industrial, si dicha medición de
estabilidad que se obtiene está más allá de un área preestablecida
determinada de seguridad o estabilidad base del vehículo
industrial.
Esta estabilidad base se calcula mediante un
sistema automático de autoaprendizaje que se activa después de que
se instale el sistema en el vehículo que sale de la línea de
montaje.
Este sistema automático, designado con el número
de referencia 32 en la Figura 6, reconoce una serie de datos
geométricos importantes para el chasis del vehículo, como la
tracción y la base de la rueda, la posición angular del brazo de
elevación del vehículo, si se acopla el detector angular, y la
extensión de dicho brazo, calculada por lo menos por un detector de
posición.
Además, se prevé el uso de una pantalla
dispuesta en la cabina y en el salpicadero de cada vehículo, de
manera que esté disponible para el operario, y que visualice una
condición instantánea de estabilidad y una condición límite de
seguridad, más allá de las cuales se alcanzan las condiciones de
inestabilidad del vehículo.
Básicamente, la información obtenida en el nivel
de las celdas de carga 10 y, por lo tanto, la indicación de
estabilidad, también se puede transformar y ver, por medio de
aplicaciones informáticas dispuestas del modo adecuado, en una
pantalla situada en el interior de la cabina del vehículo, bien en
un modo análogo o digital.
En una forma de realización preferida,
representada geométricamente en la pantalla en cuestión, se
representa una zona de estabilidad en cuyo interior, en condiciones
de funcionamiento seguras, se prevé un punto luminoso; dicho punto
representa una medida instantánea del baricentro estático o dinámico
del vehículo, en cualquier condición de funcionamiento.
En el caso de que dicho punto luminoso
posteriormente aún se sitúe en el interior, aunque próximo a los
límites, de dicha área de estabilidad base, se señala dicha
condición de peligro potencial al operario de la cabina visualmente
(por ejemplo, por medio de un destello de aviso LED) y/o
acústicamente (por ejemplo, por medio de una sirena o
zumbador).
Además de estas señales, el programa informático
que rige el funcionamiento del instrumento 14 permite desconectar
una serie de maniobras, que el operario puede llevar a cabo, cuyo
accionamiento resultaría contrario para la estabilidad de la
totalidad del vehículo.
En particular, una primera variable que se puede
controlar mediante el programa de funcionamiento del sistema se
representa mediante la extensión del brazo de elevación del vehículo
industrial de este tipo y por la inclinación hacia abajo de las
horquillas fijadas al extremo del brazo que soporta la carga.
En este caso, de acuerdo con las condiciones
límite de estabilidad identificadas y según el grado de alargamiento
del brazo, el dispositivo según la invención puede reconocer el
momento de vuelco de la estructura y, por lo tanto, cuánto decrece
la carga vertical del eje posterior 12.
De este modo, en la práctica, las variables
importantes para la extensión del brazo y el plegado de la horquilla
permiten calcular un momento de estabilidad y que esta posición
permanezca bloqueada si las funciones de funcionamiento
determinadas son contrarias a la estabilidad.
Además, si el vehículo industrial no está
funcionando en un suelo plano, el instrumento puede reconocer las
condiciones límite de inestabilidad lateral.
En el caso en el que haya inestabilidad de esta
naturaleza, también se utiliza la señal de salida P5 del instrumento
de control electrónico 14 para desactivar la orden de arranque del
vehículo, actuando directamente sobre la transmisión y avisando al
operario mediante una señal acústica y/o visual en la cabina.
Sin embargo, aparte de las condiciones límite de
vuelco lateral y longitudinal, con el fin de evitar la desactivación
de demasiadas funciones del vehículo, reduciendo por ello la
productividad de dicho vehículo, sería aconsejable permitir que
éste siguiese funcionando, en cualquier caso, también en presencia
de condiciones próximas a lo límites de estabilidad
preestablecidos, dado que se puede detener el movimiento limitado
del primer y el segundo engranaje mediante el sistema de control en
caso de que se den condiciones críticas.
El dispositivo para la medición y el control
según la presente invención tiene en cuenta asimismo cualquier
golpe o aceleración en los ejes del vehículo, que se pueden propagar
por la totalidad de la estructura durante el funcionamiento,
provocados por deformaciones u orificios que se encuentren en el
lugar de trabajo o causados por efectos dinámicos de
desaceleración.
En este caso, por ejemplo, si el brazo de los
vehículos de elevación se extiende, el funcionamiento del
dispositivo según la invención se dirige hacia su retracción de
forma automática para recuperar la estabilidad de la totalidad de
la estructura.
En las formas de realización preferidas de la
presente invención a título de ejemplo no limitativo se utilizan
celdas de carga 10, cuya máxima precisión se encuentra por debajo
del 2% de la medida del fondo de escala.
Cada celda dinamométrica 10 preferentemente está
provista de ocho galgas extensiométricas con una resistencia
eléctrica variable y con una sensibilidad de aproximadamente 1
mV/V.
Además, los cuatro amplificadores de señal 13 se
fijan, uno para cada una de las celdas 10, de manera que se evite
cualquier posible perturbación o distorsión de la señal proveniente
de la misma celda de carga 10 y que se transmite así al terminal de
procesado y/o de señalización dispuesto en el interior de la cabina
del vehículo.
Las características del dispositivo para la
medición y el control de las condiciones de estabilidad de un
vehículo, en particular un vehículo industrial, que es el objeto de
la presente invención, se ponen de manifiesto a partir de la
descripción anterior, al igual que sus ventajas.
Finalmente, se pone de manifiesto que se puede
aplicar una pluralidad de variantes al dispositivo en cuestión, sin
apartarse, por ello, de los principios de la novedad intrínseca de
la invención, al igual que resulta evidente que, en el
funcionamiento práctico de la invención, los materiales, formas y
dimensiones de los detalles ilustrados pueden variar según los
requisitos y éstos se pueden sustituir por otros de equivalencia
técnica.
Claims (8)
1. Vehículo, en particular un vehículo
industrial, que comprende un dispositivo para la medición y el
control de las condiciones de estabilidad de dicho vehículo, en el
que se integra por lo menos unos medios de transducción (10) en el
interior de cada elemento de conducción articulado (11) de un eje
(12) del vehículo, siendo, por lo tanto, dichos elementos de
conducción articulados (11) del eje (12) de dicho vehículo el
dispositivo de medición, en el que un instrumento de control
electrónico (14) procesa, por medio del programa informático de
control electrónico adecuado, procediendo las señales
(P1-P4) de cada uno de los medios de transducción
(10) y siendo amplificadas del modo adecuado por unos medios de
amplificación (13), con el fin de calcular una medición de
estabilidad de dicho vehículo a tiempo real y suministrar una orden
para desactivar funciones específicas del vehículo en el caso de
que dicha medición de estabilidad pase de un intervalo determinado
de valores de seguridad, permitiendo dicho instrumento de control
electrónico (14) la desactivación de una serie de maniobras, por
parte del operario, cuyo accionamiento sería contrario a la
estabilidad estática de la totalidad del vehículo y controlando los
parámetros para medir la extensión de un brazo de elevación y la
inclinación de la carga, identificando los momentos de vuelco y los
momentos de estabilización, así como manteniendo una reserva de
seguridad bloqueando la totalidad de las funciones operativas
contrarias a la estabilidad, caracterizado porque, si el
vehículo no está funcionando en un suelo plano, es capaz de
reconocer la totalidad de las condiciones límite de inestabilidad
lateral, utilizando una señal de salida (P5) desde dicho instrumento
de control electrónico (14) para desactivar la orden de arrancar el
vehículo, actuando directamente sobre la transmisión del vehículo,
mientras que en el caso de cualquier golpe o sacudida al vehículo
durante el funcionamiento, dicho dispositivo funciona para
recuperar la estabilidad de la totalidad del vehículo.
2. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho dispositivo de medición registra
los datos de estabilidad de dicho vehículo continuamente y a tiempo
real, con el fin de llevar a cabo una serie de cálculos de
estabilidad durante el estacionamiento y el funcionamiento del
vehículo.
3. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha condición según la cual la
medición de la estabilidad bien se encuentra en la zona de
transición o más allá de un intervalo determinado de valores de
seguridad se señala al operario del vehículo por medio de señales
acústicas y/o visuales dispuestas en el interior de la cabina del
vehículo.
4. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de transducción (10) están
compuestos por unas celdas de carga, que están integradas en el
interior de unos pernos del elemento de conducción articulado (11),
en el nivel de los extremos opuestos de cada eje (12).
5. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque cada uno de dichos ejes (12) está
conectado a dicho chasis del vehículo sin la interposición de
suspensiones, y comprende una carcasa central (16) desde la cual se
extienden dos brazos (17), estando ajustado cada uno de los mismos,
en el nivel de uno de sus extremos, con unos bujes de rueda (18) y
en unas posiciones adyacentes a los mismos, de dichos acoplamientos
de conducción articulados (11).
6. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de amplificación (13)
están integrados en el interior de la pieza de fundición de dicho
elemento articulado (11).
7. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha medición de estabilidad de
seguridad se calcula mediante un sistema automático de
autoaprendizaje inteligente (32), que mide los datos geométricos
relevantes para dicho chasis del vehículo, tal como la base de rueda
y tracción, la posición angular de cualquier brazo de un vehículo
de elevación y la extensión de dicho brazo, calculados
respectivamente por lo menos por un detector de alargamiento de
brazo y angular.
8. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque una pantalla, dispuesta en la cabina y
en el salpicadero del vehículo, de tal modo que esté disponible
para el operario, visualiza, bien analógica o visualmente, una
condición de estabilidad instantánea y una condición de límites de
seguridad más allá de las cuales se alcanzan las condiciones de
inestabilidad.
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