IT201800005054A1 - Sistema di azionamento per un impianto tergicristallo e impianto tergicristallo - Google Patents
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Description
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“SISTEMA DI AZIONAMENTO PER UN IMPIANTO TERGICRISTALLO E IMPIANTO TERGICRISTALLO”
La presente domanda di brevetto è relativa ad un sistema di azionamento per un impianto tergicristallo ed un impianto tergicristallo.
In particolare, la presente invenzione è relativa ad un sistema di azionamento di tipo perfezionato e multiuso per un impianto tergicristallo. In altre parole, è relativa ad un sistema di azionamento comprendente componenti standardizzati che possono avere una pluralità di applicazioni differenti.
È noto di prevedere un impianto tergicristallo a bordo di un veicolo per provvedere alla pulizia dei cristalli, sia nel settore automotive (veicoli commerciali, automobili e automobili sportive a tiratura limitata o a bassi quantitativi) sia nel settore industriale (trattori, mietitrebbie, pale meccaniche, escavatori, gatto delle nevi, mezzi aeroportuali).
Tuttavia, il tipo di operazioni che deve svolgere un impianto tergicristallo varia sensibilmente a seconda del tipo di applicazione. Ad esempio, un impianto tergicristallo per trattori, o simili, deve pulire un cristallo principalmente dalla polvere; mentre un impianto tergicristallo per una macchina sportiva deve garantire il corretto funzionamento anche a velocità molto elevate (superiori ai 250 km/h); oppure un impianto tergicristallo per una mietitrebbia deve eseguire una rotazione, nota come angolo di tergitura, molto ampia (uguale o superiore ai 360°). Inoltre, un impianto tergicristallo deve essere adattato nelle dimensioni al particolare modello di veicolo su cui deve essere installato. In aggiunta, un impianto tergicristallo deve soddisfare le normative di riferimento del tipo di veicolo su cui è installato.
Ne consegue, che le possibili configurazioni (che possono differire tra loro ad esempio per dimensioni, forma e dimensionamento) di un impianto tergicristallo sono estremamente numerose e che i componenti utilizzati per un tipo di impianto difficilmente possono essere riutilizzati nel complesso per un altro tipo di impianto. In altre parole è estremamente difficile standardizzare un impianto tergicristallo.
Svantaggiosamente, un impianto tergicristallo di tipo noto comprende molti componenti meccanici, che richiedono di essere personalizzati per ciascun tipo di applicazione. Ad esempio, un impianto tergicristallo di tipo noto comprende: un sistema di azionamento (in genere formato da un motore e un riduttore; uno o più bracci forniti di una spazzole che vengono passate, in uso, sul cristallo; un cinematismo che collega ciascun braccio al sistema di azionamento; mezzi di supporto che fissano l’impianto tergicristallo al telaio o vetro del veicolo; ed eventuali lavavetri integrati.
Oltre allo svantaggio dell’elevato numero di componenti meccanici, un impianto tergicristallo di tipo noto presenta l’ulteriore svantaggio di avere considerevoli ingombri ed essere relativamente pesante per un veicolo (dove notoriamente si cerca di ridurre il più possibile i pesi).
Inoltre, un impianto tergicristallo di tipo noto presenta lo svantaggio di dover adattare il cinematismo di volta in volta per ciascuna applicazione specifica. Ciò comporta maggiori oneri gestionali, di lavorazione e di progettazione (ad esempio, per l’esecuzione ogni volta: dell’analisi di fattibilità, dell’analisi di installazione e dell’analisi dell’area di tergitura).
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di azionamento per un impianto tergicristallo ed un impianto tergicristallo che superino gli inconvenienti sopra descritti.
Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema di azionamento secondo quanto citato nelle rivendicazioni allegate.
Secondo la presente invenzione viene fornito un impianto tergicristallo secondo quanto citato nelle rivendicazioni allegate.
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una schematizzazione un impianto tergicristallo secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista laterale e schematica di un sistema di azionamento secondo la presente invenzione;
- la figura 3 è una vista in pianta e schematica di un particolare del sistema di azionamento della figura 2.
Nella figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un impianto tergicristallo comprendente un braccio tergicristallo 2,2I sinistro, un braccio tergicristallo 2,2II destro ed un sistema di azionamento 3 per ciascun braccio tergicristallo 2 (qui di seguito identificati con sistema di azionamento sinistro 2I e, rispettivamente, sistema di azionamento destro 2II). Naturalmente, l’impianto tergicristallo 1 può presentare un numero ed un tipo di bracci tergicristalli 2 differenti; ad esempio, l’impianto tergicristallo 1 può comprendere un solo braccio tergicristallo 2 ed un solo sistema di azionamento 3. Ciascun braccio tergicristallo 2 è illustrato schematicamente e può variare nella forma e nelle dimensioni. In modo noto, ciascun braccio tergicristallo 2 supporta una spazzola che spazzola, in uso, il cristallo di un veicolo (non illustrato).
Come illustrato nella figura 2, ciascun sistema di azionamento 3 comprende, a sua volta, un motoriduttore 4, che comprende in modo noto un motore 5 elettrico ed un riduttore 6 (illustrati schematicamente). In particolare, il motoriduttore 4 è del tipo a corrente continua a magneti permanenti.
Ciascun riduttore 6 comprende un albero di uscita 7 che è collegato, in uso, ad un rispettivo braccio tergicristallo 2. Ciascun albero di uscita 7 è montato girevole attorno ad un asse di rotazione X.
Secondo quanto illustrato nella figura 1, ciascun sistema di azionamento 3 scambia dati, in uso, con una centralina od una unità di gestione 11 di un veicolo, come verrà illustrato meglio in seguito.
Vantaggiosamente, ciascun sistema di azionamento 3 comprende inoltre un sistema di controllo 8 elettronico integrato che regola la rotazione del motore 5 elettrico, come verrà illustrato meglio in seguito.
Vantaggiosamente, il sistema di controllo 8 comprende dei mezzi di rilevamento 9 della posizione angolare del rispettivo albero di uscita 7 ed una scheda elettronica 10.
I mezzi di rilevamento 9 della posizione angolare scambiano segnali con il rispettivo sistema di controllo 8 elettronico. Ad esempio, i mezzi di rilevamento 9 della posizione angolare possono essere sensori angolari, ad esempio ottici o magnetici o sistemi equivalenti.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, la scheda elettronica 10 presenta:
- un collegamento 12A positivo che è connesso, in uso, con un cavo di alimentazione positivo 12B;
- un collegamento 13A negativo che è connessa, in uso, con un cavo di alimentazione negativo 13B; e
- una pluralità di ingressi di comando 14I,14II e 14III, che sono connessi, in uso, a rispettivi differenti cavi di comando 15I, 15II e 15III.
Vantaggiosamente, la scheda elettronica 10 comprende un ingresso di sincronizzazione 18 (del tipo Master/Slave) per la gestione di due bracci tergicristalli 2 secondo la logica master/slave.
Ciascun ingresso di comando 14I, 14II, 14III è destinato ad impartire un rispettivo differente programma di tergitura, come verrà illustrato meglio in seguito.
Secondo l’esempio illustrato nella figura 3, gli ingressi di comando 14 sono tre. Secondo una variante non illustrata, gli ingressi di comando 14 possono essere di un numero differente (maggiore o minore di tre). Vantaggiosamente, il fatto che gli ingressi di comando 14 siano tre permette di rendere compatibile il sistema di azionamento 3 con la maggior parte di veicoli già esistenti.
Vantaggiosamente, la scheda elettronica 10 comprende una unità di memoria 16 in cui sono salvati dati di associazione tra dei parametri di tergitura e dei parametri di funzionamento.
I parametri di tergitura comprendono:
- la posizione di parcheggio, ovvero la posizione di ciascun braccio tergicristallo (ad esempio destro, sinistro, centro o altro angolo)
- l’angolo di tergitura, ovvero l’oscillazione e/o rotazione che ciascun braccio tergicristallo deve fare attorno all’asse di rotazione e rispetto ad un punto di riferimento;
- il verso di rotazione di partenza (orario o antiorario);
- la velocità di tergitura ideale del braccio tergicristallo;
- l’intermittenza con impostazione dell’intervallo di intermittenza;
- l’accelerazione/decelarazione del braccio tergicristallo per rendere omogeneo il movimento di tergitura e la sua inversione;
- l’angolo di passaggio (ma non di tergitura), ovvero angolo di correzione dell’angolo di tergitura a seconda del tipo di applicazione; ad esempio una mietitrebbia presenta un angolo di tergitura di 380° per quando lavora in un campo e un angolo spostato di 180° per quando viaggia su strada;
- l’angolo extra-corsa di parcheggio (ad esempio quando la spazzola deve essere posizionata al di sotto del cofano).
- L’angolo di ribaltamento per la funzione flip spazzola, ovvero l’angolo di ribaltamento del braccio tergicristallo da eseguire a fine tergitura dopo il parcheggio della spazzola per orientarla nel verso di rotazione di partenza in modo da preservarla ed allungarne la durata.
I parametri di funzionamento comprendono:
- la posizione angolare istantanea del braccio di uscita attorno all’asse di rotazione, rispetto ad un punto di riferimento;
- la velocità di rotazione dell’albero di uscita;
- il valore della corrente istantanea;
- il valore della tensione istantanea;
- la corrente di picco;
- l’accelerazione/decelerazione del motore;
- il tempo di funzionamento dall’attivazione del comando;
- il numero di battute per minuto;
- il conteggio delle battute dall’attivazione del comando.
La posizione angolare è un parametro rilevabile e registrabile, istante per istante, mediante i mezzi di rilevamento 9 della posizione angolare. Mediante l’elaborazione dei parametri legati alla posizione angolare nel tempo è possibile definire la velocità di rotazione dell’albero di uscita, il verso di rotazione istantaneo e il numero di battute per minuto.
Attraverso gli ingressi di comando 14 è possibile selezionare programmi di tergitura preimpostati nell’unità di memoria 16.
Vantaggiosamente è possibile impostare uno o più dei parametri di tergitura in modo indipendente, ciò permette di ottenere dei programmi di tergitura personalizzati.
In particolare, per ciascun programma di tergitura è possibile specificare in modo indipendente:
- La posizione di parcheggio;
- L’angolo di tergitura;
- L’angolo di passaggio;
- L’angolo extra-corsa;
- L’intervallo di intermittenza.
Vantaggiosamente, l’unità di memoria 16 memorizza il numero di battute eseguite durante tutta la vita del motore 5 elettrico, in modo da permettere una diagnosi di vita del prodotto in caso di reso.
Vantaggiosamente l’unità di memoria 16 memorizza eventuali errori di funzionamento (eventi LOG-diagnosi del prodotto) come:
- Superamento della corrente massima impostata (in caso di ostacolo come la neve);
- Superamento della temperatura massima dei componenti elettronici;
- Superamento della tensione massima impostata;
- Limitazione della tensione minima di alimentazione. La memorizzazione degli errori di funzionamento permette di fare un’analisi sul reso in caso di malfunzionamento.
La scheda elettronica 10 comprende, inoltre, un unità di controllo 17 configurata per selezionare i dati di associazione idonei in funzione dei parametri di tergitura selezionati (o impostati) e i parametri di funzionamento. Preferibilmente l’unità di memoria 16 è integrata nell’unità di controllo 17.
Vantaggiosamente, l’unità di controllo 17 è configurata per regolare la velocità di rotazione dell’albero di uscita 7 mediante un valore adimensionale che aumenti oppure diminuisca proporzionalmente la velocità di rotazione in modo da facilitare la fase di set up 0 L’unità di controllo 17 implementa vantaggiosamente un regolatore Proporzionale-Integrativo-Derivativo (PID) per regolare la velocità di rotazione del motore 5. Preferibilmente, il motore 5 comprende un unico avvolgimento rotore (di tipo noto e non illustrato). In questo modo è possibile realizzare una standardizzazione del sistema di azionamento 3, il quale in questo modo può essere impiegato per motoriduttori 4 di differente potenza.
Vantaggiosamente, l’unità di controllo 17 è configurata per controllare il numero di battute al minuto, in particolare l’unità di controllo 17 regola la velocità ottimale per mantenere il valore impostato delle battute/min tenendo conto delle rampe di accelerazione, delle rampe di decelerazione e del carico applicato.
L’unità di controllo 17 permette di regolare l’angolo di service per la sostituzione delle spazzole con l’impostazione della velocità di posizionamento.
In sostanza, in uso l’unità di controllo 17 permette di monitorare il funzionamento di ciascun motoriduttore 4 e di modificare i parametri di funzionamento per ottimizzare il processo di tergitura alle diverse condizioni di utilizzo.
Secondo l’esempio illustrato nella figura 1, nel caso in cui l’impianto tergicristallo 1 comprenda due bracci tergicristallo 2I e 2II, le schede elettroniche 10 dei due sistemi di azionamento 3I e 3II sono connesse tra loro mediante i rispettivi ingressi di sincronizzazione 18 del tipo Master/Slave. La connessione tra i due sistemi di azionamento 3I e 3II permette di gestire tutte le configurazioni di tergitura doppia (ad esempio nelle versioni: parallela, ad apertura contrapposta o a chiusura contrapposta).
In questa configurazione, la scheda elettronica 10 identificata come Slave riceve i parametri di funzionamento dal Master. Pertanto, è possibile programmare solamente la scheda elettronica 10 Master. Ciò permette di utilizzare la stessa scheda elettronica 10 per ciascun sistema di azionamento 3 ovvero permette di standardizzare i sistemi di azionamento 3 con conseguente riduzione dei costi di gestioni e fare economia di scala.
Vantaggiosamente, il fatto di poter definire via software il Master e lo Slave permette di facilitare l’installazione rendendola indipendente dal tipo di azionamento.
Nel caso di impianto tergicristallo 1 con due bracci tergicristalli 2I e 2II connessi tra loro mediante sincronizzazione Master/Slave vantaggiosamente, in caso di anomalia, l’unità di controllo 17 è configurata per ripristinare la posizione braccio tergicristallo sinistro 2I e braccio tergicristallo destro 2II nella posizione di parcheggio, in modo da evitare collisioni.
L’unità di controllo 17 è in grado di rilevare eventuali errori di posizionamento dei bracci tergicristalli 2I e 2II e ripristinare la posizione di parcheggio originale. Inoltre, l’unità di controllo 17 gestisce l’extra-corsa di entrambi i bracci tergicristalli 2I e 2II.
Il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto presenta il vantaggio che il sistema di controllo 8 elettronico integrato è configurato per gestire qualsiasi funzione di tergitura. Pertanto, il sistema di controllo 8 elettronico integrato può essere adattato facilmente ed utilizzato per una pluralità di differenti applicazioni.
Il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto presenta il vantaggio di eliminare i cinematismi ingombranti e pesanti degli impianti tergicristalli di tipo noto. Ciò ovviamente si ripercuote positivamente sulla riduzione dei pesi e l’efficienza sia del motoriduttore 4 sia del veicolo.
Il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto può essere utilizzato per una molteplicità di differenti applicazioni permettendo di rendere più flessibile e meno laborioso lo studio di un impianto tergicristallo 1. In particolare, l’adattamento del sistema di azionamento 3 consiste sostanzialmente nella programmazione software della scheda elettronica 10 e nel dimensionamento del motoriduttore 4. Inoltre, il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto permette di offrire più velocemente una proposta di soluzione al cliente; di semplificare l’installazione; di limitare l’uso dei componenti meccanici.
Il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto permette di standardizzare il tipo di componenti, in modo da ridurre le scorte di particolari a disegno facilitando la gestione e favorendo economie di scala. In particolare, lo stesso sistema di controllo 8 può essere utilizzato per una pluralità di motoriduttori 4 di potenza differente.
Il sistema di azionamento 3 del tipo sopra descritto permette di semplificare il processo di produzione e di ridurre i tempi di produzione.
Un impianto tergicristallo 1 perfezionato del tipo sopra descritto può essere installato facilmente, sui veicoli già in uso, in sostituzione di impianti tergicristalli di tipo noto.
Un sistema di azionamento 3 e/o un impianto tergicristallo 1 perfezionato del tipo sopra descritto possono interconnettersi in modo semplice e veloce con una unità di gestione 11, ovvero una centralina, di un veicolo.
Claims (9)
1. Sistema di azionamento per un impianto tergicristallo (1) comprendente un motoriduttore (4), che comprende a sua volta un motore (5) elettrico ed un riduttore (6); in cui il riduttore (6) comprende un albero di uscita (7) che è collegato, in uso, ad un braccio tergicristallo (2; 2I, 2II); l’albero di uscita (7) essendo montato girevole attorno ad un asse di rotazione (X); il sistema di azionamento (3) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di controllo (8) elettronico integrato, il quale regola la rotazione di detto motore (5) elettrico.
2. Sistema di azionamento secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di controllo (8) elettronico comprende mezzi di rilevamento (9) della posizione angolare di detto albero di uscita (7) ed una scheda elettronica (10).
3. Sistema di azionamento secondo la rivendicazione 2, in cui detta scheda elettronica (10) comprende una unità di memoria (16), la quale contiene dati di associazione tra dei parametri di tergitura e dei parametri di funzionamento; in cui detta scheda elettronica (10) comprende una unità di controllo (17) che è configurata per selezionare i dati di associazione idonei in funzione dei parametri di tergitura e i parametri di funzionamento.
4. Sistema di azionamento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui la scheda elettronica (10) presenta:
- un collegamento (12A) positivo che è connesso, in uso, con un cavo di alimentazione positivo (12B);
- un collegamento (13A) negativo che è connessa, in uso, con un cavo di alimentazione negativo (13B); e
- una pluralità di ingressi di comando (14I, 14II, 14III) che sono connessi, in uso, a rispettivi differenti cavi di comando (15I, 15II, 15III).
5. Sistema di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui la scheda elettronica (10) presenta un ingresso di sincronizzazione (18) per la gestione di due bracci tergicristalli (2; 2I, 2II) secondo la logica master/slave.
6. Sistema di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui detta unità di memoria (16) è configurata per memorizzare il numero di battute eseguite durante tutta la vita del motore (5) elettrico e/o eventuali errori di funzionamento come:
- superamento della corrente massima impostata;
- superamento della temperatura massima dei componenti elettronici;
- superamento della tensione massima impostata;
- limitazione della tensione minima di alimentazione.
7. Sistema di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui l’unità di controllo (17) implementa un regolatore (19) Proporzionale-Integrativo-Derivativo per regolare la velocità di rotazione di detto motore (5) elettrico; in particolare il motore (5) elettrico essendo del tipo comprendente un unico avvolgimento rotore.
8. Impianto tergicristallo comprendente un sistema di azionamento (3; 3I, 3II) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 ed un braccio tergicristallo (2; 2I, 2II) che è collegato all’albero di uscita (7) di detto sistema di azionamento (3; 3I, 3II) in modo da ruotare attorno all’asse di rotazione (X) solidalmente a detto albero di uscita (7).
9. Impianto tergicristallo secondo la rivendicazione 8 e comprendente un primo ed un secondo braccio tergicristallo (2; 2I, 2II); l’impianto (1) comprendendo un primo ed un secondo sistema di azionamento (3I, 3II) collegati al primo e, rispettivamente, al secondo braccio tergicristallo (2I, 2II); in cui ciascun sistema di azionamento (3; 3I; 3II) comprende una scheda elettronica (10) che presenta un ingresso di sincronizzazione (18); in cui le schede elettroniche (10) dei sistemi di azionamento (3; 3I; 3II) sono connesse tra loro mediante detti ingressi di sincronizzazione (18) secondo un sistema del tipo master/slave.
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