IT201800000612A1 - Dispositivo articolato per il sostegno e/o la movimentazione di carichi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo articolato per il sostegno e/o la movimentazione di carichi"

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione riguarda in generale un dispositivo per il sostegno e/o la movimentazione di carichi, quale ad esempio un braccio destinato a essere montato su macchine operatrici e/o macchine movimento terra.

Tecnica nota

In ambito cantieristico è nota l'esigenza di sostenere e/o movimentare carichi di varia natura ricorrendo al minor numero possibile di dispositivi e macchinari, così da ridurre i costi di esercizio dell'attività di cantiere e le competenze necessarie per conseguire gli obiettivi prefissati. Tali attività possono coprire un ampio spettro, dallo scavo e movimento terra, al sostegno (temporaneo e non) di strutture edili e meccaniche, impalcati e costruzioni varie.

Ad esempio, le macchine movimento terra, in particolare quelle impiegate nei settori dell'edilizia e della cantieristica, devono tradizionalmente contemperare i requisiti di robustezza e affidabilità con l'esigenza di disporre di mezzi versatili e dagli ingombri limitati.

Allo scopo di incrementare la flessibilità operativa dei mezzi impiegati in cantiere, la tecnica nota contempla una pluralità di soluzioni, ad esempio le cosiddette terne, che consentono a una medesima macchina di espletare alternativamente più funzioni. Tuttavia, alcune operazioni, importanti o necessarie in ambito cantieristico, rimangono precluse alle tradizionali macchine di scavo, necessitando invece di macchine dedicate. Ad esempio, l'accesso di operatori a zone di lavoro poste a una certa altezza e la movimentazione di materiali verso/da tali zone di lavoro richiede il ricorso a piattaforme aeree o a sollevatori telescopici, così da evitare il montaggio di ponteggi o trabattelli.

La difficoltà di accomunare in maniera efficiente, dal punto di vista strutturale e dimensionale, le funzioni di scavo e di elevazione di uomini e materiali sulla medesima macchina, si traduce non solo in un maggior dispendio economico, legato alla duplicazione dei macchinari impiegati in cantiere, nonché del personale addetto al loro uso e manutenzione, ma anche in una maggiore complessità di gestione del cantiere.

D'altra parte, in tecnica nota non sono presenti soluzioni, di rapido e semplice utilizzo, idonee a sostentare e adattarsi a strutture o incastellature (meccaniche, edili ecc.) di dimensioni anche estremamente variabili, e che siano al contempo facili da compattare, trasportare e immagazzinare.

Sintesi dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione è incrementare la versatilità e l'efficienza delle macchine per uso cantieristico, consentendo di realizzare un macchinario che possiede sia le caratteristiche di una tradizionale macchina movimento terra sia le caratteristiche di un sollevatore telescopico.

Un altro scopo della presente invenzione è di fornire un elemento di sostegno strutturale adattabile a supportare carichi posti a distanze variabili, che sia di facile impiego e agevolmente trasportabile.

Tali scopi sono pienamente raggiunti, secondo la presente invenzione, grazie a un dispositivo articolato avente le caratteristiche definite nella rivendicazione indipendente 1.

Forme di attuazione preferite dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale e integrante della presente descrizione.

Di seguito, si farà principalmente riferimento all'applicazione della presente invenzione nell'ambito delle macchine movimento terra e/o per impiego in cantiere, mentre si illustrerà solo nella parte conclusiva della descrizione un possibile impiego alternativo del dispositivo articolato secondo l'invenzione.

In sintesi, l'invenzione si basa sull'idea di fornire un dispositivo articolato (quale ad esempio un braccio articolato) comprendente una pluralità di segmenti articolati l'uno all'altro e mezzi di bloccaggio configurati in modo da permettere al dispositivo di operare in due diverse modalità, e precisamente una prima modalità in cui i mezzi di bloccaggio consentono la rotazione reciproca dei segmenti intorno ai rispettivi assi di articolazione, e una seconda modalità in cui i mezzi di bloccaggio impediscono la rotazione reciproca dei segmenti intorno ai rispettivi assi di articolazione e inoltre mantengono i segmenti allineati l'uno con l'altro lungo un dato asse longitudinale, in modo da consentire un movimento telescopico di estensione/ritrazione dei segmenti lungo tale direzione.

Preferibilmente, i segmenti sono reciprocamente incernierati in corrispondenza di articolazioni che comprendono i mezzi di bloccaggio. Le articolazioni sono conformate in modo tale da consentire la libera rotazione reciproca dei segmenti quando i mezzi di bloccaggio non sono attivi, e di garantire l'allineamento dei segmenti, inibendone la rotazione reciproca, quando i mezzi di bloccaggio sono attivi.

Il dispositivo articolato secondo l'invenzione può essere ad esempio un braccio di una macchina operatrice o di una macchina movimento terra, nel qual caso nella suddetta prima modalità operativa esso potrà operare come braccio articolato, mentre nella suddetta seconda modalità operativa esso potrà operare come braccio telescopico.

Il dispositivo articolato secondo l'invenzione è comunque impiegabile anche come elemento di sostegno strutturale, come si apprezzerà nel prosieguo della descrizione.

Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte le caratteristiche funzionali e strutturali di alcune forme di realizzazione preferite di un braccio articolato secondo l'invenzione con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista laterale schematica di un veicolo comprendente un dispositivo articolato secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo essendo configurato in questo caso come braccio;

la figura 2 è una vista schematica prospettica del dispositivo articolato di figura 1;

la figura 3 è una vista laterale schematica in sezione parziale del dispositivo articolato di figura 2;

la figura 4 è una vista schematica in sezione parziale di un particolare del dispositivo articolato di figura 3;

la figura 5 è una vista laterale schematica in sezione del dispositivo articolato di figura 2, in una prima modalità operativa;

la figura 6 è una vista schematica in sezione laterale del dispositivo articolato di figura 2, in una seconda modalità operativa;

la figura 7 è una vista schematica prospettica del dispositivo articolato di figura 1, nella seconda modalità operativa;

la figura 8 è una vista schematica laterale del dispositivo articolato di figura 7;

la figura 9 è una vista schematica in sezione del dispositivo articolato di figura 8, secondo la linea di sezione IX-IX;

la figura 10 è una vista laterale schematica di un veicolo provvisto di un dispositivo articolato secondo l'invenzione, il dispositivo articolato essendo illustrato nella seconda modalità operativa;

la figura 11 è una vista schematica laterale di un dispositivo articolato secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione;

la figura 12 è una vista prospettica schematica in sezione parziale del dispositivo articolato di figura 11;

la figura 13 è una vista schematica in sezione parziale di un particolare del dispositivo articolato di figura 12; e

le figure 14A e 14B sono viste schematiche laterali che mostrano il dispositivo articolato di figura 11 in due diverse modalità operative.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Prima di spiegare nel dettaglio una pluralità di forme di realizzazione dell'invenzione, va chiarito che l'invenzione non è limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e alla configurazione dei componenti presentati nella seguente descrizione o illustrati nei disegni allegati. L'invenzione è in grado di assumere altre forme di realizzazione e di essere attuata o realizzata in modi diversi da quelli qui di seguito descritti.

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, con il numero 11 è complessivamente indicato un dispositivo articolato per la movimentazione di carichi secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, in cui il dispositivo articolato è utilizzato come braccio per una macchina movimento terra o macchina operatrice. Per semplicità, dunque, nella descrizione di questa prima forma di realizzazione il dispositivo articolato verrà denominato "braccio".

Nella forma di realizzazione qui illustrata, il braccio 11 comprende tre segmenti di braccio 14, 16 e 18, e precisamente un primo segmento di braccio 14, un secondo segmento di braccio 16 incernierato al primo in corrispondenza di una prima articolazione 15, e un terzo secondo segmento di braccio 18 incernierato al secondo in corrispondenza di una seconda articolazione 17. E' chiaro tuttavia che il braccio secondo l'invenzione può comprendere un numero diverso di segmenti di braccio, con un minimo di due.

Il braccio 11 è in grado di operare secondo due distinte modalità operative: una prima modalità operativa, cui si riferiscono le figure dalla 1 alla 5, in cui il braccio opera come tradizionale braccio articolato di un mezzo di scavo, e una seconda modalità operativa, cui si riferiscono le figure dalla 6 alla 9, in cui il braccio è capace di estendersi telescopicamente.

Il braccio 11 è provvisto, alla sua estremità distale (nell'esempio illustrato, all'estremità distale del terzo segmento di braccio 18), di uno o più utensili, quali ad esempio una pala 22, per l'espletamento delle funzioni operative. Alla sua estremità prossimale, il braccio 11, o meglio il primo segmento di braccio 14, è supportato da un elemento di supporto o ralla 32 in modo da potere ruotare intorno a un asse coincidente con l'asse longitudinale (indicato con b) del primo segmento di braccio 14. L'elemento di supporto 32 è a sua volta girevole intorno a un asse trasversale a. In una forma di realizzazione, l'elemento di supporto 32 è inoltre montato su un telaio 10 di un veicolo 9 (ad esempio una macchina operatrice o una macchina movimento terra) mediante mezzi di guida (non mostrati) in modo da potere scorrere, e con esso l'intero braccio 11, longitudinalmente (cioè lungo la direzione di marcia del veicolo) fra due posizioni estreme, rispettivamente avanzata e arretrata. In ulteriori forme di realizzazione (non illustrate), il braccio è autocarrato, semovente o supportato mediante tripodi o altri dispositivi di sostegno fissi.

La prima articolazione 15 consente la rotazione del secondo segmento di braccio 16 rispetto al primo segmento di braccio 14 intorno a un asse trasversale c parallelo all'asse a. Tale rotazione è definita dall'angolo, indicato con α in figura 1, fra l'asse longitudinale b del primo segmento di braccio 14 e l'asse longitudinale (indicato con h) del secondo segmento di braccio 16. L'angolo α, che è qui definito come crescente secondo un verso di rotazione orario del secondo segmento di braccio 16 rispetto al primo segmento di braccio 14, è compreso fra un dato angolo minimo (preferibilmente minore di 90°), corrispondente alla condizione d'interferenza fra le carcasse dei due segmenti di braccio contigui 14 e 16, e un angolo massimo pari a 180°, corrispondente alla condizione di allineamento fra gli assi longitudinali b e h del primo segmento di braccio 14 e rispettivamente del secondo segmento di braccio 16.

Analogamente, la seconda articolazione 17 consente la rotazione del terzo segmento di braccio 18 rispetto al secondo segmento di braccio 16 intorno a un asse trasversale d parallelo agli assi a e b. Tale rotazione è definita dall'angolo, indicato con ß in figura 1, compreso fra l'asse longitudinale h del secondo segmento di braccio 16 e l'asse longitudinale (indicato con i) del terzo segmento di braccio 18. L'angolo ß, che è qui definito come crescente secondo un verso di rotazione orario del terzo segmento di braccio 18 rispetto al secondo segmento di braccio 16, è compreso fra un dato angolo minimo (preferibilmente minore di 90°), corrispondente alla condizione d'interferenza fra le carcasse dei due segmenti di braccio contigui 16 e 18, e un angolo massimo pari a 180°, corrispondente alla condizione di allineamento fra gli assi longitudinali h e i del secondo segmento di braccio 16 e rispettivamente del terzo segmento di braccio 18.

Organi attuatori 24, 26 e 28 di tipo per sé noto, quali ad esempio cilindri idraulici, comandano rispettivamente i movimenti di rotazione dei segmenti di braccio 14, 16 e 18 intorno ai rispettivi assi trasversali a, c e d.

Come mostrato in particolare nelle figure dalla 4 alla 6, ciascun segmento di braccio 14, 16 e 18 presenta una struttura telescopica, con una pluralità di elementi (indicati con 14', 14'' e 14''' per il primo segmento di braccio 14, con 16', 16'' e 16''' per il secondo segmento di braccio 16, e con 18', 18'' e 18''' per il terzo segmento di braccio 18) che sono disposti scorrevoli l'uno dentro l'altro lungo gli assi longitudinali b, h e i dei rispettivi segmenti di braccio.

Nell'esempio di realizzazione qui proposto ciascun segmento comprende tre elementi (uno esterno, uno interno e uno intermedio), ma ovviamente il numero di elementi potrebbe essere diverso.

Gli elementi esterni 14', 16' e 18' dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18 sono a due a due incernierati intorno ai già citati assi trasversali c e d. Gli elementi intermedi 14'', 16'' e 18'' dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18 sono a due a due incernierati intorno ad assi trasversali c'' e d'' (osservabili in figura 10) paralleli agli assi c e d. Gli elementi interni 14''', 16''' e 18''' dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18 sono a due a due incernierati intorno ad assi trasversali c''' e d''' (osservabili in figura 10) paralleli agli assi c e d. Nella condizione operativa del braccio 11 rappresentata in figura 3, in cui il braccio opera come braccio articolato, gli assi trasversali c'' e c''' coincidono con l'asse c, mentre gli assi trasversali d'' e d''' coincidono con l'asse d.

Secondo l'invenzione, il braccio 11 comprende inoltre mezzi di bloccaggio associati a ciascuna delle articolazioni 15 e 17 che collegano l'uno all'altro i tre segmenti di braccio 14, 16 e 18 in modo da mantenere tali articolazioni bloccate nella condizione di allineamento fra gli assi longitudinali b, h e i dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18.

Nella forma di realizzazione qui proposta, i mezzi di bloccaggio sono realizzati come mezzi ad accoppiamento di forma e comprendono, per ciascuna articolazione, una protuberanza aggettante da un'estremità di uno dei segmenti collegati da tale articolazione e una sede prevista a un'estremità dell'altro segmento collegato da tale articolazione, la protuberanza e la sede essendo conformate in modo da impegnarsi mediante accoppiamento di forma nella condizione di allineamento fra gli assi longitudinali dei segmenti di braccio collegati dall'articolazione. Tali protuberanze e tali sedi sono previste in tutti gli elementi di cui si compongono i vari segmenti di braccio, ma per semplicità verranno qui di seguito descritte in dettaglio con riferimento ai soli elementi esterni 14', 16' e 18' dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18.

In prossimità della prima articolazione 15 una protuberanza 34a all'estremità dell'elemento esterno 14' del primo segmento di braccio 14 presenta un profilo di attestamento che è complementare con il corrispettivo profilo di attestamento della sede 34b ricavata all'estremità prossimale dell'elemento esterno 16' del secondo segmento di braccio 16. Analogamente, in prossimità della seconda articolazione 17 la protuberanza 36a all'estremità dell'elemento esterno 16' del secondo segmento di braccio 16 presenta un profilo di attestamento che è complementare con il corrispettivo profilo di attestamento della sede 36b ricavata all'estremità prossimale dell'elemento esterno 18' del terzo segmento di braccio 18. Analogo discorso vale, come detto, per gli altri elementi esterni 14'', 14''', 16'', 16''', 18'' e 18''' dei segmenti di braccio 14, 16 e 18.

In alternativa a quanto qui descritto e illustrato, i mezzi di bloccaggio potrebbero essere realizzati sotto forma di meccanismi (ad esempio meccanismi a ginocchiera) o di dispositivi di arresto (ad esempio di tipo oleodinamico) di vario tipo, anziché essere realizzati come mezzi ad accoppiamento di forma.

Nella seconda modalità operativa del braccio 11, illustrata in figura 6, i profili di attestamento dei mezzi di bloccaggio, interposti tra segmenti contigui del braccio articolato, sono reciprocamente sovrapposti. Le protuberanze 34a, 36a e le sedi 34b, 36b dei segmenti di braccio contigui creano reciprocamente un incastro tale da impedire l'ulteriore rotazione dei segmenti intorno ai rispettivi assi trasversali c e d. Viene così garantito l'allineamento fra gli assi longitudinali b, h e i dei tre segmenti di braccio 14, 16 e 18.

Nell'esempio illustrato, il mantenimento dell'impegno fra le protuberanze e le sedi dei segmenti di braccio contigui, e quindi il mantenimento della condizione di allineamento fra tali segmenti di braccio, si verifica a causa del peso proprio dei segmenti di braccio stessi, che tende a generare nei segmenti di braccio una rotazione intorno agli assi trasversali c e d nel senso dell'aumento degli angoli di oscillazione α, β, rotazione che è tuttavia impedita dalla resistenza opposta dalle protuberanze dei singoli segmenti di braccio. Per ottenere tale effetto, è prevista, nel passaggio dalla prima alla seconda modalità operativa, una rotazione di 180° dell'intero braccio 11 intorno all'asse longitudinale b del primo segmento di braccio 14.

Una volta che il braccio 11 si trova nella seconda modalità operativa, ovvero nella condizione in cui è garantito l'allineamento degli assi longitudinali di tutti i segmenti di braccio, gli elementi interni dei vari segmenti di braccio sono traslabili rispetto agli elementi esterni. L'estensione longitudinale degli elementi intermedi rispetto agli elementi esterni, come pure quella degli elementi interni rispetto agli elementi intermedi, consente di allungare il braccio 11 in modo telescopico. L'estensione e la ritrazione del braccio 11 nella seconda modalità operativa sono comandate da attuatori ed elementi di rinvio del moto che sono di tipo per sé noto e dunque non sono qui descritti e illustrati.

Le figure dalla 11 in poi illustrano una forma di realizzazione del dispositivo articolato secondo l'invenzione atta a consentire l'applicazione del dispositivo come elemento di sostegno strutturale (ad esempio, una catena per il supporto dei puntoni di una capriata). Nell'esempio qui illustrato, il dispositivo 11 è privo di quei componenti che sono legati all'impiego per la movimentazione di carichi (la benna 22, gli attuatori 24, 26, 28 e la ralla 32), e comprende invece i soli segmenti di braccio 14, 16, 18 (e i relativi elementi estraibili), mutuamente collegati mediante cerniere 38, 40. Tali cerniere, analogamente al caso precedente, consentono la rotazione relativa di un segmento rispetto al segmento adiacente attorno ai rispettivi assi trasversali (nell'esempio qui proposto sono illustrati i soli assi trasversali c e d, ma valgono comunque le considerazioni esposte a proposito del braccio precedente sopra descritto con riferimento alle figure dalla 1 alla 10).

Nelle figure 14A e 14B sono mostrate due possibili modalità operative del dispositivo articolato 11, e rispettivamente una modalità di allineamento longitudinale (cioè lungo l'asse b), in cui gli elementi di bloccaggio del dispositivo 11 sono orientati come in figura 5, e una modalità di allineamento longitudinale, in cui il dispositivo 11 è capovolto di 180° rispetto alla figura 14A.

Nella configurazione di figura 14A, le due opposte estremità del dispositivo 11 sono appoggiate e il dispositivo si comporta come una trave in grado di sorreggere un carico P gravante in un punto qualunque compreso tra le due estremità. Nella configurazione di figura 14B, invece, una sola delle due estremità del dispositivo 11 è vincolata e il dispositivo può sostenere il peso P quando questo grava sull'opposta estremità libera.

In entrambe le succitate configurazioni, gli elementi interni possono essere estratti telescopicamente per estendere il dispositivo 11 e realizzare travi di lunghezza diversa.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza con ciò fuoriuscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo articolato (11) per il sostegno e/o la movimentazione di carichi, comprendente un primo elemento esterno (14) estendentesi lungo un asse longitudinale (b), e un secondo elemento esterno (16) incernierato al primo elemento esterno (14), mediante una prima articolazione (15), per ruotare rispetto a questo intorno a un primo asse trasversale (c) in una prima condizione operativa del dispositivo (11), caratterizzato dal fatto che il primo e il secondo elemento esterno (14, 16) presentano cavità interne longitudinali (12) in cui sono disposti almeno un primo e un secondo elemento interno (14', 16') reciprocamente incernierati, mediante una seconda articolazione, per ruotare l'uno rispetto all'altro intorno a un secondo asse trasversale (c') parallelo a, o coincidente con, il primo asse trasversale (c) quando il dispositivo (11) si trova nella prima condizione operativa; dal fatto che la prima e la seconda articolazione (15) sono provviste di rispettivi mezzi di bloccaggio (34a, 34b) predisposti per impedire la rotazione reciproca del primo e del secondo elemento esterno (14, 16) e rispettivamente del primo e del secondo elemento interno (14', 16'), quando la prima e la seconda articolazione (15) sono disposte in una posizione di massima apertura angolare, in cui i rispettivi primi e secondi elementi (14, 16, 14', 16') sono allineati lungo detto asse longitudinale (b), e quando il dispositivo (11) si trova in una seconda condizione operativa ruotata di 180° intorno a detto asse longitudinale (b) rispetto alla prima condizione operativa; e dal fatto che in detta posizione di massima apertura angolare il primo e il secondo elemento interno (14', 16') sono traslabili lungo detto asse longitudinale (b) rispetto al primo e al secondo elemento esterno (14, 16).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di bloccaggio (34a, 34b) presentano profili di attestamento mutuamente complementari che nella condizione di massima apertura angolare della prima e della seconda articolazione (15) sono reciprocamente sovrapponibili, in modo tale da allineare i rispettivi primi e secondi elementi (14, 16, 14', 16') lungo detto asse longitudinale (b) e impedire la rotazione reciproca di detti elementi (14, 16, 14', 16').
3. 3. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi attuatori (26, 28) atti a comandare la rotazione reciproca del primo e del secondo elemento esterno (14, 16) intorno al primo asse trasversale (c).
4. 4. Veicolo comprendente un dispositivo (11) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il dispositivo (11) essendo montato sul veicolo in modo che il primo elemento esterno (14) sia girevole intorno a detto asse longitudinale (b) per essere spostato fra la prima e la seconda modalità operativa.