IT201700006990A1

IT201700006990A1 - Braccio articolato estendibile in altezza e macchina operatrice comprendente tale braccio

Info

Publication number: IT201700006990A1
Application number: IT102017000006990A
Authority: IT
Inventors: Andrea Lombardi
Original assignee: Andrea Lombardi
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-07-24

Description

Braccio articolato estendibile in altezza e macchina operatrice comprendente tale braccio.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un braccio articolato elevabile in altezza e una macchina operatrice comprendente tale braccio. L'invenzione è stata sviluppata con particolare riferimento al settore delle macchine demolitrici, tuttavia non si esclude la sua applicazione ad altri settori dove è necessario lavorare ad altezze elevate.

Nel settore delle macchine demolitrici sono note macchine radiocomandate come quella illustrata in figura 1, commercializzata con il nome di Brokk 400 dalla ditta Brokk AB, PSE-93127 Skellaftea, SE.

Questa macchina è caratterizzata da un braccio molto lungo estendibile in orizzontale ed elevabile con un sistema di articolazione che sbilancia fortemente la macchina in avanti e ha necessità di una importante stabilizzazione. Come conseguenza, per raggiungere altezze di lavoro elevate è necessario costruire macchine di notevoli dimensioni con limitazioni dello sbraccio orizzontale.

Uno scopo generale della presenza invenzione è pertanto quello di risolvere del tutto o in parte i problemi della tecnica nota.

In particolare, uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un braccio estendibile in altezza.

Uno scopo preferito della presente invenzione è quello di realizzare macchine compatte e maggiormente bilanciate che raggiungano altezze di lavoro elevate con minori dimensioni.

Secondo un suo primo aspetto l'invenzione riguarda un braccio articolato estendibile in altezza che si sviluppa da una estremità di base destinata a rimanere vicino al terreno ad una estremità distale destinata ad elevarsi rispetto al terreno, il braccio comprendendo dall'estremità di base all'estremità distale in successione tra loro un primo, un secondo un terzo e un quarto tratto articolati tra loro due a due in un piano di articolazione comune per formare in successione rispettivamente un primo un secondo e un terzo giunto di rotazione, il braccio elevato suddividendo il piano di articolazione in una zona frontale e in una zona posteriore, dove per andare dalla configurazione totalmente abbassata alla configurazione totalmente elevata del braccio il primo giunto ha il secondo tratto che ruota rispetto al primo tratto verso la zona frontale, il secondo giunto ha il terzo tratto che ruota rispetto al secondo tratto verso la zona posteriore e il terzo giunto ha il quarto tratto che ruota rispetto al terzo tratto verso la zona posteriore, il terzo tratto ruotando in favore di uno scostamento della posizione del terzo giunto rispetto alla posizione del secondo giunto, dove lo scostamento è in una direzione parallela al terreno e verso la zona posteriore.

Vantaggiosamente il quarto tratto può così puntare verso l'alto rimanendo più centrale nella macchina rispetto alla BROKK 400, per cui il braccio è più bilanciato. Questo braccio permette più facilmente di realizzare un amacchina in cui il baricentro si proietti all'interno della base del sottocarro.

Si osserva in generale che per "favorire" uno scostamento si intende "generare" e/o "mantenere" uno scostamento, dove per "mantenere" si intende sia mantenerlo costante, che aumentarlo, che evitare che evitare una sua riduzione fino all'annullamento.

Secondo alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione durante l'estensione del braccio, la retta che giace sul piano di articolazione e passa per gli assi di rotazione del secondo e terzo giunto ruota verso una configurazione orizzontale. In tale maniera è facile realizzare detto scostamento perchè risulta da una retroversione del terzo tratto.

Secondo una caratteristica generale preferibile dell'invenzione nella configurazione totalmente elevata, il terzo tratto ha una inclinazione rispetto al terreno minore rispetto al secondo e al quarto tratto. Di conseguenza lo scostamento risulta dal fatto che il braccio ha un andamento a scalino in corrispondenza del terzo tratto che sposta indietro rispetto all'estremità distale del secondo tratto l'estremità prossimale del quarto tratto.

Secondo alcune forme di attuazione particolarmente semplici dell'invenzione, il braccio comprende un quadrilatero articolato mobile in detto piano di articolazione comprendente il primo, il secondo, il terzo tratto e un elemento accoppiato al primo e al terzo tratto così da generare detta rotazione del terzo tratto che favorisce detto scostamento. Vantaggiosamente infatti la movimentazione di un elemento del quadrilatero muove sia il secondo che il terzo tratto assicurando automaticamente lo scostamento.

In generale è preferibile che il terzo giunto abbia detto scostamento sia nella configurazione totalmente abbassata che nella configurazione totalmente elevata. da qui si comprende come con il termine "favorire lo scostamento" si debba intendere anche "mantenere uno scostamento", senza escludere che l'entità della scostamento può variare tra le varie configurazioni, per cui può anche ridursi.

Secondo alcune forme di attuazione che favoriscono particolarmente il bilanciamento, nella configurazione totalmente elevata il terzo giunto presenta uno scostamento in una direzione parallela al terreno verso la zona posteriore anche rispetto al primo giunto.

Secondo un'altra caratteristica generale che favorisce particolarmente il bilanciamento, il braccio comprende un asse di rotazione che giace nel piano di articolazione e si sviluppa nella direzione di elevazione del braccio, il primo e il terzo giunto essendo disposti, nel piano di articolazione, su lati opposto di tale asse in ogni configurazione.

Preferibilmente, in corrispondenza dell'estremità di base e dell'asse di rotazione, il braccio comprende una porzione di accoppiamento ad un elemento di supporto del braccio, in genere un sottocarro.

Secondo alcune forme di attuazione di semplice realizzazione, il braccio comprende un primo dispositivo attuatore di spinta lineare operativamente disposto a ruotare il secondo tratto rispetto al primo tratto, Il braccio comprende inoltre un secondo dispositivo attuatore a quadrilatero articolato nel piano di articolazione che attua la rotazione del terzo tratto in conseguenza della rotazione del secondo tratto attuata dal primo attuatore, il braccio comprende inoltre un terzo dispositivo attuatore di spinta lineare operativamente disposto a ruotare il quarto tratto rispetto al terzo tratto.

Secondo una caratteristica generale preferibile dell'invenzione, il braccio comprende almeno un quinto tratto, articolato in detto piano di articolazione, il quinto tratto essendo in successione al quarto e definendo con esso un quarto giunto di rotazione in detto piano, dove il quinto tratto è in grado di disporsi almeno in una configurazione orizzontale con l'estremità distale rivolta verso la zona anteriore quando il quarto tratto è in una configurazione di massima elevazione, il quinto tratto essendo adatto ad accoppiarsi ad un utensile orientabile rispetto ad esso in detto piano di articolazione. In tale maniera è possibile operare con l'utensile in direzione orizzontale con la parte principale del braccio estesa in elevazione e pertanto evitando o riducendo lo sbilanciamento in avanti della macchina su cui il braccio è installato.

Secondo una caratteristica preferita che permette di aumentare l'altezza di lavoro del braccio senza perdere la compattezza della macchina operatrice che lo monta, il quarto tratto è una barra telescopica che in configurazione di massima elevazione è in grado di puntare, o puntare principalmente, verso l'alto .

Secondo un suo secondo aspetto l'invenzione riguarda una macchina operatrice comprendente almeno un sottocarro mobile sul terreno, almeno un braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti supportato sul sottocarro ed estendibile in altezza rispetto ad esso ed almeno un utensile accoppiato al braccio. In tal caso il primo tratto del braccio può essere inteso come il carro o una sua parte.

In generale è preferibile che durante l'estensione in altezza del braccio il baricentro del braccio si proietti in direzione verticale all'interno dell'area definita sul terreno dal sottocarro.

La macchina è particolarmente adatta a realizzare una macchina demolitrice telecomandata, dove l'utensile è un utensile per demolizione.

Naturalmente i movimenti sopra descritti per l'elevazione del braccio possono essere invertiti per il suo abbassamento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati e data a titolo indicativo e non limitativo. In tali disegni:

- la figura 1 mostra schematicamente la macchina nota BROKK 400 descritta nel preambolo;

- la figura 2 mostra schematicamente una macchina demolitrice secondo la presente invenzione in una configurazione con il braccio totalmente abbassato;

- la figura 3 mostra la macchina di figura 2 con il braccio in una configurazione estesa verso l'alto;

- la figura 4 mostra schematicamente la catena cinematica principale del braccio delle figure 2 e 3 senza attuatori; e

- la figura 5 mostra la catena cinematica di figura 4 con gli attuatori.

Con riferimento alle figure 2 e 3 è mostrata una macchina demolitrice secondo la presente invenzione indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 100.

Essa comprende un braccio articolato 110 e un sottocarro 1 per il supporto e la movimentazione del braccio rispetto al terreno.

La macchina è preferibilmente movimentata attraverso un motore elettrico 17 ed è telecomandata, ad esempio attraverso il radiocomando 18.

Il braccio 110 si estende da un estremità 112 prossimale al terreno 113 ad una estremità distale 114, destinata ad accoppiarsi con un utensile per demolizione 16.

Esso inoltre ha tratti articolati tra loro in un piano di articolazione P coincidente con il piano del foglio, ed è accoppiato al sottocarro 1 in maniera da essere ruotabile attorno ad un asse verticale X, preferibilmente posto in una posizione sostanzialmente centrale del sottocarro.

Nella configurazione estesa, il braccio divide il piano P in una zona frontale 130 e in una zona posteriore 135.

L'utensile per demolizione essendo orientabile rispetto al braccio 110 e mobile nella zona frontale 130.

Come meglio visibile in figura 4, il braccio 110 comprende una catena cinematica principale che permette l'estensione verso l'alto comprendente, andando dall'estremità prossimale all'estremità distale, un primo tratto 2, un secondo tratto 3, un terzo tratto 5, un quarto tratto 10. Essi sono articolati per rotazione relativa tra loro nel piano comune P. Detti tratti definiscono tra loro un primo, un secondo e un terzo giunto di rotazione, indicati rispettivamente con il numero di riferimento 120, 122 e 124.

Il primo tratto 2 è in generale una torretta di accoppiamento al sottocarro 1 in corrispondenza dell'asse X, e preferibilmente contiene altri componenti, come ad esempio un motore e/o una pompa idraulica e/o l'apparato elettrico e/o i componenti del sistema di comando a distanza. La torretta in generale è un elemento di riferimento che rimane sempre alla stessa distanza e inclinazione rispetto al terreno, e rispetto al quale gli altri tratti si muovono per il sollevamento del braccio. Essa può essere considerata il carro o una sua parte.

In configurazione chiusa (figura 2), il secondo tratto 3 ha una inclinazione A rispetto al terreno 113 minore che nella posizione elevata (figura 3).

Per misurare l'inclinazione del secondo tratto 3 rispetto al terreno 113 si può utilizzare come riferimento la retta R1 che giace nel piano di articolazione P e passa per gli assi di rotazione del primo e del secondo giunto 120, 122.

Per effettuare l'estensione in altezza, il secondo tratto 3 ruota verso una configurazione verticale, dove la rotazione è verso la zona frontale 113, come indicato dalla freccia F1. L'invenzione contempla il caso in cui la configurazione verticale sia raggiunta, ma anche quelli in cui non lo è o è superata. In ogni caso è intesa per configurazione verticale una configurazione in cui il secondo tratto 3 punta, o punta prevalentemente, verso l'alto, quando il braccio 110 è totalmente elevato.

Sempre durante l'estensione in altezza del braccio, il terzo tratto 5 ruota verso una configurazione orizzontale, dove la rotazione è verso la zona posteriore 135, come indicato dalla freccia F2. L'invenzione contempla il caso in cui la configurazione orizzontale sia raggiunta, ma anche quelli in cui non lo è o è superata. Preferibilmente è intesa per configurazione orizzontale una configurazione in cui il terzo tratto 5 punta, o punta prevalentemente, in orizzontale, quando il braccio 110 è totalmente elevato.

Ciò favorisce uno scostamento S tra il terzo giunto 124 e il secondo giunto 122 in una direzione orizzontale e verso la zona posteriore 135.

Negli esempi indicati lo scostamento è presente anche nella configurazione chiusa (figura 2), per cui la rotazione F2 lo mantiene, anche se potrebbe variarne l'entità. Non si esclude tuttavia che tale scostamento sia creato dalla rotazione F2.

Uno scostamento S2 similare è preferibilmente presente anche tra il terzo giunto 124 e il primo giunto 120.

Si nota anche che, nella configurazione elevata, il terzo giunto 124 e il primo giunto 120 si trovano nel piano di articolazione P da lati opposti dell'asse di rotazione X.

Nella configurazione totalmente aperta inoltre l'inclinazione B del terzo tratto 5 rispetto al terreno è minore dell'inclinazione A del secondo tratto 3. Per misurare l'inclinazione del terzo tratto 5 rispetto al terreno 113 si può utilizzare come riferimento la retta R2 che giace nel piano di articolazione P e passa per gli assi di rotazione del secondo e del terzo giunto 122, 124.

Durante l'estensione in altezza del braccio, il quarto tratto 10 ruota verso una configurazione verticale, dove la rotazione è verso la zona posteriore 135, come indicato dalla freccia F3. L'invenzione contempla il caso in cui la configurazione orizzontale sia raggiunta, ma anche quelli in cui non lo è o è superata. In ogni caso è intesa per configurazione verticale una configurazione in cui il quarto tratto 10 punta, o punta prevalentemente, verso l'alto, quando il braccio 110 è totalmente elevato.

In configurazione totalmente elevata l'inclinazione C del quarto tratto 10 rispetto al terreno è maggiore dell'inclinazione B del terzo tratto 5.

Per misurare l'inclinazione del quarto tratto 10 rispetto al terreno 113 si può utilizzare come riferimento la retta R3 che giace nel piano di articolazione P e passa per gli assi di rotazione del terzo giunto 124 e per l'estremità distale 150 del tratto 10 (o per l'asse di rotazione di un quarto giunto 126 descritto in seguito).

Il quarto tratto 10 è suddiviso in due porzioni 8 e 9 scorrevoli telescopicamente l'una rispetto all'altra.

Con riferimento alla figura 5, sono mostrati gli attuatori della catena cinematica di figura 4.

In particolare, il secondo tratto 3 è mosso in rotazione rispetto al primo tratto 2 da un primo attuatore lineare 6, ad esempio un martinetto idraulico, accoppiato tra detti due tratti 2, 3.

La rotazione del terzo tratto 5 è invece ottenuta in conseguenza della rotazione del secondo tratto 2 grazie al quadrilatero articolato 140. Il primo e il terzo tratto 2 e 5 formano una prima coppia di lati contrapposti del quadrilatero, mentre il secondo tratto 3 forma la seconda coppia di lati contrapposti assieme ad un elemento di collegamento 4 del primo e del terzo tratto. L'elemento 4 è ad esempio una barra inestensibile.

Il quarto tratto 10 è mosso in rotazione rispetto al terzo tratto 5 da un secondo attuatore lineare 7, ad esempio un secondo martinetto idraulico, accoppiato tra detti due tratti 5, 10.

Un quinto tratto 11 (figura 3) è posto in serie al quarto tratto 10, ed è articolato alla sua estremità distale 140 mediante un quarto giunto di rotazione 126. Il quinto tratto 11 ruota rispetto al quarto tratto 10 nel piano di articolazione P.

Quando la catena cinematica principale raffigurata nelle figure 4 e 5 è estesa in altezza, il quinto tratto 11 può inclinarsi rispetto al quarto tratto 10 almeno per assumere una configurazione in cui punta, o punta prevalentemente, in una direzione orizzontale verso la zona frontale (figura 3), e più preferibilmente può assumere anche una configurazione in cui punta, o punta prevalentemente, verso l'alto.

Il quinto tratto è mosso in rotazione da un terzo attuatore lineare 12, ad esempio un martinetto idraulico, accoppiato al quarto e al quinto tratto 10, 11.

Il quinto tratto è destinato ad accoppiarsi alla sua estremità distale 114 ad un utensile 16, ad esempio un utensile per demolizione. L'utensile è orientabile rispetto al quinto tratto 11, ad esempio essendo mosso in rotazione da un attuatore 13 grazie ad un quinto giunto di rotazione 127. In tale maniera l'utensile è orientabile indipendentemente dalla configurazione dei tratti.

Preferibilmente, per favorire il bilanciamento, nelle configurazioni di lavoro in cui il braccio è elevato, e con riferimento al piano di articolazione P, il quarto tratto 10, o almeno la sua parte prevalente, rimane dietro all'asse di rotazione X, cioè scostato dall'asse X verso la zona posteriore 135.

In generale si noterà che nella soluzione illustrata il bilanciamento è favorito dal fatto che il terzo tratto, in condizione di braccio elevato, è attraversato dall'asse X. Preferibilmente l'asse X si trova al centro della macchina per cui ciò significa che il terzi tratto si trova in posizione centrale.

In generale il terzo tratto preferibilmente si estende in lunghezza meno del secondo e del quarto tratto.

Sempre in generale è preferibile che il quarto tratto sia quello lunghezza maggiore del braccio e che in ogni configurazione tra quella totalmente abbassata e quella totalmente elevata abbia l'estremità prossimale retrocessa rispetto all'asse X.

Naturalmente, le forme di attuazione e le varianti sin qui descritte ed illustrate sono a puro scopo esemplificativo ed un tecnico del ramo, per soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tra cui ad esempio la combinazione di dette forme di attuazione e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Braccio articolato estendibile in altezza che si sviluppa da una estremità di base (112) destinata a rimanere vicino al terreno ad una estremità distale (114) destinata ad elevarsi rispetto al terreno, il braccio comprendendo dall'estremità di base all'estremità distale in successione tra loro un primo, un secondo un terzo e un quarto tratto (2, 3, 5, 10) articolati tra loro due a due in un piano di articolazione comune (P) per formare in successione rispettivamente un primo un secondo e un terzo giunto di rotazione (120, 122, 124), il braccio elevato (110) suddividendo il piano di articolazione (P) in una zona frontale (130) e in una zona posteriore (135), dove per andare dalla configurazione totalmente abbassata alla configurazione totalmente elevata del braccio il primo giunto (120) ha il secondo tratto (3) che ruota rispetto al primo tratto (2) verso la zona frontale (130), il secondo giunto (122) ha il terzo tratto (5) che ruota rispetto al secondo tratto (3) verso la zona posteriore (135) e il terzo giunto (124) ha il quarto tratto (10) che ruota rispetto al terzo tratto (5) verso la zona posteriore (135), il terzo tratto (5) ruotando in favore di uno scostamento (S) della posizione del terzo giunto (124) rispetto alla posizione del secondo giunto (122), dove lo scostamento (S) è in una direzione parallela al terreno (113) e verso la zona posteriore (135).
2. Braccio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, durante l'estensione del braccio (110), la retta (R2) che giace sul piano di articolazione (P) e passa per gli assi di rotazione del secondo e terzo giunto (122, 124) ruota verso una configurazione orizzontale (B).
3. Braccio secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che nella configurazione totalmente elevata, il terzo tratto (5) ha una inclinazione (B) rispetto al terreno minore rispetto al secondo e al quarto tratto (A, C).
4. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il braccio (110) comprende un quadrilatero articolato (140) mobile in detto piano di articolazione (P) comprendente il primo il secondo, il terzo tratto (2, 3, 5) e un elemento (4) accoppiato al primo e al terzo tratto così da generare detta rotazione (B) del terzo tratto (5) che favorisce detto scostamento (S).
5. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il terzo giunto (124) ha detto scostamento (S) sia nella configurazione totalmente abbassata che nella configurazione totalmente elevata.
6. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che nella configurazione totalmente elevata il terzo giunto (124) presenta uno scostamento (S2) in una direzione parallela al terreno verso la zona posteriore (135) anche rispetto al primo giunto (120).
7. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il braccio (110) comprende un asse di rotazione (X) che giace nel piano di articolazione (P) e si sviluppa nella direzione di elevazione del braccio, il primo e il terzo giunto (120, 124) essendo disposti, nel piano di articolazione (P), su lati opposto di tale asse (X) in ogni configurazione.
8. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il braccio (110) comprende un primo dispositivo attuatore di spinta lineare (6) operativamente disposto a ruotare il secondo tratto (3) rispetto al primo tratto (2), Il braccio comprende inoltre un secondo dispositivo attuatore a quadrilatero (140) articolato nel piano di articolazione (P) che attua la rotazione del terzo tratto (5) in conseguenza della rotazione (A) del secondo tratto (3) attuata dal primo attuatore (6), il braccio comprende inoltre un terzo dispositivo attuatore di spinta lineare (7) operativamente disposto a ruotare il quarto tratto (10) rispetto al terzo tratto (5).
9. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un quinto tratto (11), articolato in detto piano di articolazione (P), il quinto tratto (11) essendo in successione al quarto (10) e definendo con esso un quarto giunto di rotazione (126) in detto piano, dove il quinto tratto (11) è in grado di disporsi almeno in una configurazione orizzontale con l'estremità distale (114) rivolta verso la zona anteriore (130) quando il quarto tratto (10) è in una configurazione di massima elevazione, il quinto tratto (11) essendo adatto ad accoppiarsi ad un utensile (16) orientabile rispetto ad esso in detto piano di articolazione (P).
10. Braccio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il quarto tratto (10) è una barra telescopica che in configurazione di massima elevazione è in grado di puntare, o puntare principalmente, verso l'alto .
11. Macchina operatrice comprendente almeno un sottocarro (1) mobile sul terreno, almeno un braccio (110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti supportato sul sottocarro (1) ed estendibile in altezza rispetto ad esso ed almeno un utensile (16) accoppiato al braccio (110).
12. Macchina secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che durante l'estensione in altezza del braccio (110) il baricentro del braccio si proietta in direzione verticale all'interno dell'area definita sul terreno dal sottocarro (1).
13. Macchina secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzata dal fatto che è una macchina demolitrice telecomandata, dove l'utensile (16) è un utensile per demolizione.