IT202000002362A1

IT202000002362A1 - Gru caricatrice

Info

Publication number: IT202000002362A1
Application number: IT102020000002362A
Authority: IT
Inventors: Rossano Ceresoli; Giorgio Piantoni
Original assignee: Fassi Gru S P A
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2021-08-06
Also published as: EP3862606B1; US20210246001A1; EP3862606A1; EP3862606C0; US11655127B2

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Gru caricatrice"

Campo tecnico dell?invenzione

La presente invenzione riguarda una gru caricatrice, in particolare una gru caricatrice articolata idraulica dotata di un circuito idraulico migliorato.

Tecnica nota

Le gru caricatrici comprendono una pluralit? di bracci, tra loro collegati in successione, ciascuno in grado di effettuare un movimento traslativo e/o rotativo rispetto al braccio precedente. Tali movimenti sono comandati da attuatori idraulici che necessitano di un impianto idraulico che convogli il fluido di lavoro, tipicamente olio in pressione, agli attuatori stessi. L?impianto idraulico comprende tubi flessibili, in grado di deformarsi, per effetto dei movimenti relativi tra i bracci della gru.

Con riferimento ad esempio ad un braccio principale 2 e ad un braccio secondario 3 di una gru 1, in cui il braccio secondario ? in grado di compiere rotazioni rispetto al braccio principale (figure 1a-1c), l?impianto idraulico comprende almeno un tubo flessibile 4 disposto in prossimit? dell?asse di rotazione relativa tra il braccio principale 2 ed il braccio secondario 3. Tale tubo flessibile 4 collega a sua volta ulteriori tratti di circuito idraulico collegati in maniera fissa rispettivamente al braccio principale 2 ed al braccio secondario 3. Per effetto delle rotazioni relative tra il braccio principale 2 ed il braccio secondario 3, le estremit? di tali tratti di circuito associati al braccio principale ed al braccio secondario si allontanano o si avvicinano e, conseguentemente, il sopra citato tubo flessibile 4, che li connette, si deforma. Naturalmente, il tubo flessibile 4 deve essere dimensionato in modo tale da connettere i due tratti di circuito associati al braccio principale ed al braccio secondario quando la loro distanza ? massima (figura 1c). Conseguentemente, quando invece la loro distanza ? minima (figura 1a), il tubo flessibile 4 forma un tratto ricurvo sporgente rispetto all?asse di rotazione relativa dei bracci della gru, che potrebbe risultare pericolosi poich? oggetti nell?ambiente in cui lavora la gru (ad esempio, rami di alberi, lampioni, pali della luce, etc.) potrebbero impigliarsi in esso.

I documenti brevettuali FR 2499051 A1 ed EP 2947037 A1 descrivono gru idrauliche in cui sono previsti accorgimenti per ovviare al sopra citato problema.

Sommario dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di rendere disponibile una gru caricatrice avente un circuito idraulico conformato in maniera alternativa rispetto a quanto reso disponibile nello stato dell?arte, tale da ridurre gli ingombri dei tubi flessibili in prossimit? dell?interfaccia tra bracci successivi per effetto della variazione di posizione relativa di questi ultimi.

Questo ed altri scopi vengono ottenuti da una gru idraulica articolata secondo la rivendicazione 1.

Le rivendicazioni dipendenti definiscono possibili vantaggiose forme di realizzazione dell?invenzione.

Breve descrizione delle figure

Per meglio comprendere l?invenzione ed apprezzarne i vantaggi, verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

le figure 1a-1c sono viste laterali di una gru caricatrice secondo la tecnica nota in differenti condizioni di funzionamento;

la figura 2 ? una vista laterale di una gru caricatrice secondo una forma di realizzazione dell?invenzione;

le figure 3a-3c sono viste laterali di una gru caricatrice secondo una forma di realizzazione dell?invenzione in differenti condizioni di funzionamento;

le figure 4a-4c sono viste laterali di particolari della gru caricatrice nelle condizioni di funzionamento illustrate rispettivamente nelle figure 3a-3c.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

Con riferimento alla annessa figura 2, in essa ? riportato un esempio di una gru caricatrice (comunemente indicata anche come ?loader crane?) idraulica, indicata nel suo complesso con il riferimento 101.

La gru comprende una pluralit? di corpi collegati in successione a formare una catena cinematica aperta avente una pluralit? di gradi di libert? traslativi e/o rotativi e una pluralit? di attuatori idraulici per la movimentazione di detti corpi.

Ad esempio, in accordo con la forma di realizzazione in figura 2, la gru 101 comprende una colonna 102 girevole intorno al proprio asse, ed uno pi? bracci 103?, 103??, eventualmente estensibili. L?estendibilit? dei bracci, ove prevista, ? ottenuta mediante una pluralit? di sfili 104 mobili in traslazione gli uni rispetto agli altri cos? da poter modificare l?estensione assiale del rispettivo braccio. Nell?esempio di figura 1, solo il secondo braccio 103?? risulta estendibile mediante movimentazione degli sfili 104. Nel seguito della descrizione, il primo braccio 103?, privo di sfili, verr? indicato come ?braccio principale?, mentre il secondo braccio 103??, provvisto degli sfili 104, verr? indicato come ?braccio secondario?. L?estremit? libera 105 dell?ultimo sfilo del braccio secondario 103?? viene comunemente indicata come end-effector. In corrispondenza dell?endeffector 105 pu? essere previsto un gancio 106 movimentabile ad esempio da un verricello a fune 107.

Assumendo per semplicit?, a scopo puramente esemplificativo, che sia presente un unico sfilo 104, escludendo i movimenti del gancio 106, la gru 101 presenta i seguenti gradi di libert?:

1) rotazione della colonna 102 intorno al proprio asse;

2) rotazione del braccio principale 103? rispetto alla colonna 102 intorno ad un asse perpendicolare al piano in cui giacciono la colonna 102 ed il braccio principale 103?;

3) rotazione del braccio secondario 103?? rispetto al braccio principale 103? intorno ad un asse perpendicolare al piano in cui giacciono il braccio principale 103? ed il braccio secondario 103??;

4) traslazione dello sfilo 4 rispetto al braccio secondario 103??.

La gru sopra descritta realizza pertanto una catena cinematica aperta, con una pluralit? di corpi collegati in sequenza (colonna, braccio principale, braccio secondaria, sfili) e un?estremit? libera (end-effector).

Al fine di effettuare tali movimenti, la gru 101 comprende una pluralit? di attuatori idraulici, in particolare almeno un attuatore corrispondente ad uno specifico grado di libert?. Con riferimento alla figura 2, sono visibili un primo martinetto idraulico 108, che movimenta il braccio principale 103? rispetto alla colonna 102, un secondo martinetto idraulico 109, che movimenta il braccio secondario 103?? rispetto al braccio principale 103?, ed un attuatore 110 per la movimentazione della colonna 102 rispetto al riferimento fisso. Saranno poi naturalmente presenti ulteriori attuatori idraulici (non visibili nelle figure), per la movimentazione degli sfili 104.

Al fine di consentire l?alimentazione ai ed il prelievo dai sopra citati attuatori idraulici di un fluido di lavoro, preferibilmente olio in pressione, la gru 101 comprende un circuito idraulico 200.

Ai fini della descrizione della conformazione del circuito idraulico, ci si riferir? a titolo esemplificativo al braccio principale 103? ed al braccio secondario 103?? e alla rotazione del braccio secondario 103?? rispetto al braccio principale 103?. Tuttavia, le medesime caratteristiche che verranno descritte possono trovare applicazione in corrispondenza di due corpi successivi qualsiasi della catena cinematica, in cui il secondo corpo effettua movimenti, traslatori e/o rotatori, rispetto al primo corpo precedente al secondo nella catena cinematica. Pertanto, quanto verr? descritto pu? equivalentemente trovare applicazione ad esempio nella colonna 102 e nel braccio principale 103? (in cui il braccio principale 103? ruota rispetto alla colonna 102), ma anche in sfili 104 successivi, che traslano tra loro.

Fatte queste premesse, con riferimento alle figure 3a-3c e 4a-4c, in esse sono illustrate tre possibili differenti posizioni angolari relative tra il braccio secondario 103?? ed il braccio principale 103? della gru, in cui in particolare essi formano rispettivamente un angolo relativo ? di 180?, 135? e 90?. L?impianto idraulico 200 comprende un tratto 201 associato al braccio principale 103?, un tratto (non mostrato nelle figure) associato al braccio secondario 103?? e un tratto di congiunzione 220 che collega il tratto 201 associato al braccio principale 103? ed il tratto associato al braccio secondario 103??, in corrispondenza delle loro estremit? disposte all?interfaccia tra il braccio principale 103? ed il braccio secondario 103?? in cui avviene il loro movimento relativo, in questo caso movimento relativo rotativo. Secondo l?esempio illustrato, il tratto di congiunzione 220 collega un?estremit? prossimale 202 del tratto 201 associato al braccio principale 103? ad un?estremit? prossimale del tratto 201 associato al braccio secondario 103??. Si noti che nella presente descrizione e nelle annesse rivendicazioni, l?espressione ?estremit? prossimale? ? da intendersi nel senso di estremit? prossima (non necessariamente la pi? prossima) all?interfaccia tra due corpi successivi tra loro collegati e mobili relativamente, mentre l?espressione ?estremit? distale? ? da intendersi nel senso di estremit? a maggiore distanza (non necessariamente alla massima distanza) da tale interfaccia.

Il tratto di giunzione 220 comprende, vantaggiosamente, almeno un tubo di giunzione flessibile 221.

Con riferimento al tratto 201 associato al braccio primario 103?, esso comprende la precedentemente menzionata estremit? prossimale 202 (prossima all?interfaccia con il braccio secondario 103??) e un?estremit? distale 206 (a distanza dell?interfaccia con il braccio secondario 103??) opposta all?estremit? prossimale 202.

Il tratto 201 associato al braccio principale 103? comprende almeno un tubo rigido scorrevole 203 collegato scorrevolmente in traslazione al braccio principale 103?, almeno un tubo fisso 204 (preferibilmente anch?esso rigido, ma alternativamente anche flessibile) collegato solidalmente al braccio principale 103? ed un tubo flessibile 205 che interconnette fluidicamente il tubo rigido scorrevole 203 ed il tubo fisso 204.

Ciascuno dei sopra citati tubi comprende due aperture di estremit? per l?alimentazione del fluido di lavoro. In particolare:

- il tubo rigido scorrevole 203 comprende una prima apertura di estremit? 203? ed una seconda apertura di estremit? 203??. Secondo la forma di realizzazione descritta, la prima apertura di estremit? 203? ? disposta in corrispondenza dell?estremit? prossimale 202 del tratto 201 del circuito idraulico 200;

- il tubo fisso 204 comprende una prima apertura di estremit? 204? ed una seconda apertura di estremit? 204??. Secondo la forma di realizzazione descritta, la seconda apertura di estremit? 204?? ? disposta in corrispondenza dell?estremit? distale 206 del tratto 201 del circuito idraulico 200;

- il tubo flessibile 205 comprende una prima apertura di estremit? 205? ed una seconda apertura di estremit? 205??. Secondo la forma di realizzazione illustrata, la prima apertura di estremit? 205? del tubo flessibile 205 ? collegata alla seconda apertura di estremit? 203?? del tubo rigido scorrevole 203, mentre la seconda apertura di estremit? 205?? del tubo flessibile 205 ? collegata alla prima apertura di estremit? 204? del tubo fisso 204.

Si noti che il tubo flessibile 205, in corrispondenza della sua prima apertura di estremit? 205?, ? solidale in traslazione al tubo rigido scorrevole 203 ed ? dunque mobile con esso, mentre, in corrispondenza della sua seconda apertura estremit? 205??, ? fisso e solidale al braccio principale 103? assieme al tubo fisso 204. Nel tratto intermedio tra le sue aperture di estremit? 205? e 205??, il tubo flessibile 205 ? vantaggiosamente libero, ossia non vincolato al braccio principale 103?.

Il tubo rigido scorrevole 203 ? mobile rispetto al braccio principale 103? tra una posizione ritratta (figura 4a) e una protratta (figura 4c), ciascuna corrispondente ad una posizione relativa tra il braccio principale 103? e secondario 103??. In particolare, con riferimento all?esempio riportato nelle figure, la posizione ritratta pu? corrispondere ad un angolo ? pari a 180? (figura 3a), mentre la posizione protratta pu? corrispondere ad un angolo ? pari a 90? (figura 3c) tra il braccio principale 103? ed il braccio secondario 103??. Naturalmente le posizioni ritratta e protratta del tubo rigido scorrevole 203 possono alternativamente corrispondere a differenti angoli ? formati tra il braccio principale 103? ed il braccio secondario 103??.

Il tubo rigido scorrevole 203 ed il tubo fisso 204 sono disposti in maniera tale che le loro rispettive seconda apertura di estremit? 203?? e prima apertura di estremit? 204? non siano allineate e che siano rivolte verso la medesima estremit? del braccio principale 103? (nell?esempio, rivolte entrambe verso l?estremit? distale 206) e che, conseguentemente, il tubo flessibile 205 si atteggi secondo una conformazione comprendente un tratto curvilineo 207 tra le sue aperture di estremit? 205? e 205??, la cui concavit? ? vantaggiosamente rivolta verso l?estremit? opposta rispetto all?estremit? verso cui sono rivolte la seconda apertura di estremit? 203?? del tubo rigido scorrevole 203 e la prima apertura di estremit? 204? del tubo fisso 204 (nell?esempio nelle figure 4a-4c la concavit? ? rivolta verso l?estremit? prossimale 202 del braccio principale 103?).

In accordo con una forma di realizzazione, il tubo rigido scorrevole 203 ed il tubo fisso 204 sono almeno prevalentemente allineati all?asse longitudinale del braccio principale 103? (non mostrato nelle figure) e tra loro paralleli. Preferibilmente, al fine di realizzare la sopra descritta configurazione, almeno uno tra il tubo fisso 204 ed il tubo rigido scorrevole 203 comprende una porzione sagomata. Ad esempio, con riferimento alla forma di realizzazione nelle figure 4a-4c, a partire dalla prima apertura di estremit? 204? rivolta verso l?estremit? distale 206 del braccio principale 103?, il tubo fisso 204 pu? comprendere:

- un primo tratto curvilineo 208 con concavit? opposta rispetto alla concavit? del tratto curvilineo 207 del tubo flessibile 204;

- un primo tratto rettilineo 209, preferibilmente parallelo all?asse longitudinale del braccio principale 103?;

- un secondo tratto rettilineo 210 obliquo rispetto all?asse longitudinale del braccio principale 103?;

- un terzo tratto rettilineo 211, preferibilmente parallelo all?asse longitudinale del braccio principale 103?, che termina alla seconda apertura di estremit? 204??.

Vantaggiosamente, il tratto curvilineo 207 del tubo flessibile 205 si atteggia secondo un arco di cerchio a raggio sostanzialmente costante con ampiezza di circa 180?, che trasla mantenendo sostanzialmente inalterata la propria conformazione per effetto delle traslazioni del tubo rigido scorrevole 203 tra le posizioni ritratta e protratta. In particolare, quando il tubo rigido scorrevole 203 ? nella posizione ritratta (figura 4a), un primo tratto rettilineo 212 del tubo flessibile 205 ? collegato al tubo rigido scorrevole 203 ed un secondo tratto rettilineo 213 del tubo flessibile 205 ? collegato al tubo fisso 204, ed il tratto curvilineo 207 ? disposto tra i tratti rettilinei 212 e 213. Man mano che il tubo rigido scorrevole 203 trasla a partire dalla posizione ritratta (figura 4a), passando per una posizione intermedia (figura 4b), fino a portarsi alla posizione protratta (figura 4c), il primo tratto rettilineo 212 del tubo flessibile 205 tende ad accorciarsi perch? la corrispondente porzione di tubo flessibile 205 si ribalta entrando a far parte del tratto curvilineo 207, mentre il secondo tratto rettilineo 213 tende ad allungarsi poich? la corrispondente porzione di tubo flessibile 205 abbandona il tratto curvilineo 207. Il risultato ? che, durante questi movimenti, il tubo flessibile 205 mantiene il tratto curvilineo 207 sostanzialmente con la medesima forma ed il medesimo orientamento. Tale tratto curvilineo 207 trasla nello stesso verso del tubo rigido scorrevole 203.

Grazie alla conformazione sopra descritta del tratto 201 del circuito idraulico 200, ? possibile evitare che i tubi di giunzione flessibili 221 che collegano il braccio principale 103? ed il braccio secondario 103??, in certe posizioni relative di questi, assumano conformazioni ingombranti poich? ? il tubo rigido scorrevole 204 che si sposta e conseguentemente i tubi di giunzione flessibili 221 possono essere mantenuti di lunghezza contenuta.

Analogamente, posizionando opportunamente il tratto 201 di circuito idraulico 200, ? possibile evitare che anche il tubo flessibile 205 costituisca un intralcio. Ad esempio, secondo la forma di realizzazione illustrata nelle figure, il tratto 201 pu? essere disposto inferiormente nel braccio principale 103?.

Si noti inoltre che la configurazione descritta per il tratto 201 pu? essere replicata per ulteriori tratti del circuito idraulico. Ad esempio, nella forma di realizzazione delle figure 4a-4c ? illustrato un ulteriore tratto 301 del circuito idraulico 200 configurato analogamente al tratto 201. I tratti 201 e 301 possono essere ad esempio utilizzati per la mandata e per il ritorno del fluido di lavoro.

Si noti inoltre che, come gi? detto, malgrado ci si sia riferiti a titolo esemplificativo al braccio principale 103? ed al braccio secondario 103??, la conformazione descritta del tratto 201 pu? essere prevista, in alternativa o in aggiunta, in qualunque corpo della catena cinematica della gru che compia un qualsiasi movimento rispetto ad un corpo precedente. Ad esempio, con riferimento alle rotazioni relative, il tratto 201 pu? essere previsto nella colonna 102, in cui il braccio principale 103? ? girevole rispetto alla colonna 102.

Si noti infine che la configurazione descritta pu? essere ugualmente sfruttata anche nel caso di movimenti relativi traslativi. Ad esempio, il tratto 201 del circuito idraulico 200 pu? essere previsto in uno sfilo di una coppia di sfili, in cui un secondo sfilo ? in grado di traslare rispetto ad un primo sfilo. In tal caso, le traslazioni del tubo rigido scorrevole 203 saranno dovute a traslazioni relative (degli sfili), anzich? a rotazioni relative (come quelle descritte con riferimento all?esempio del braccio secondario 103?? e del braccio principale 103?).

Alle forme di realizzazione descritte la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potr? apportare numerose aggiunte, modifiche, o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall?ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gru caricatrice (101) comprendente: - un braccio articolato, comprendente almeno un primo (103?) ed un secondo (103??) corpo collegati in successione a formare una catena cinematica aperta, in cui il secondo corpo ? mobile traslativamente e/o rotativamente rispetto al primo corpo; - un circuito idraulico (200) atto a trasportare un fluido di lavoro per l?azionamento del braccio articolato, caratterizzata dal fatto che detto circuito idraulico (200) comprende un tratto (201) associato ad uno tra il primo ed il secondo corpo comprendente: - almeno un tubo rigido scorrevole (203) collegato scorrevolmente in traslazione al corpo cui ? associato il tratto (201) di circuito idraulico (200); - almeno un tubo fisso (204) collegato solidalmente al corpo cui ? associato il tratto (201) di circuito idraulico (200); - un tubo flessibile (205) che interconnette fluidicamente il tubo rigido scorrevole (203) ed il tubo fisso (204).
2. Gru caricatrice (101) secondo la rivendicazione 1, in cui detto circuito idraulico (200) comprende un tratto ulteriore associato all?altro tra il primo (103?) ed il secondo (103??) corpo ed un tratto di congiunzione (220) comprendente almeno un tubo di congiunzione flessibile (221) che interconnette fluidicamente detto tratto ulteriore del circuito idraulico e detto almeno un tubo rigido scorrevole (203).
3. Gru caricatrice (101) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto tratto (201) del circuito idraulico (200) ? associato a detto primo corpo (103?).
4. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tubo rigido scorrevole (203) ? mobile tra una posizione ritratta e una posizione protratta, ciascuna corrispondente ad una specifica posizione relativa tra il primo (103?) ed il secondo (103??) corpo.
5. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tubo flessibile (205) ? collegato fluidicamente ad una seconda apertura di estremit? (203??) del tubo rigido scorrevole (203) e ad una prima apertura di estremit? (204?) del tubo fisso (204), in cui il tubo rigido scorrevole (203) e il tubo fisso (204) sono disposti e conformati in modo tale che la seconda apertura di estremit? (203??) del tubo rigido scorrevole (203) e la prima apertura di estremit? (204?) del tubo fisso (204) non siano allineate e il tubo flessibile (205) si atteggi secondo una conformazione comprendente un tratto curvilineo (207).
6. Gru caricatrice (101) secondo la rivendicazione precedente, in cui il tratto curvilineo (207) del tubo flessibile (205) si atteggia secondo un arco di cerchio a raggio sostanzialmente costante con ampiezza di circa 180?.
7. Gru caricatrice (101) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui il tubo flessibile (205), per effetto delle traslazioni del tubo rigido scorrevole (203), modifica la propria conformazione in modo tale che il tratto curvilineo (207) del tubo flessibile (205) trasli, mantenendo sostanzialmente inalterati la propria conformazione ed il proprio orientamento.
8. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tubo rigido scorrevole (203) ed il tubo fisso (204) sono almeno prevalentemente allineati all?asse longitudinale del corpo cui ? associato il tratto (201) di circuito idraulico (200).
9. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un tubo fisso (204) ? rigido.
10. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto braccio articolato comprende una colonna (102) girevole intorno al proprio asse, un braccio principale (103?) girevole rispetto alla colonna (102), un braccio secondario (103??) girevole rispetto al braccio principale (103?), in cui detti braccio principale (103?) e secondario (103??) realizzano detti primo e secondo corpo della catena cinematica.
11. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto braccio articolato comprende una colonna (102) girevole intorno al proprio asse e un braccio principale (103?) girevole rispetto alla colonna (102), in cui detta colonna (102) e detto braccio principale (103?) realizzano detti primo e secondo corpo della catena cinematica.
12. Gru caricatrice (101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto braccio articolato comprende una colonna (102) girevole intorno al proprio asse, un braccio principale (103?) girevole rispetto alla colonna (102), un braccio secondario (103??) girevole rispetto al braccio principale (103?) e almeno uno sfilo (104) estendibile in traslazione rispetto al braccio secondario (103??), in cui detto braccio secondario (103??) e detto almeno uno sfilo realizzano detti primo e secondo corpo della catena cinematica.