IT202200000281A1 - Sistema e metodo migliorato per controllare una funzionalita' di ritorno in un veicolo da lavoro - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: ?SISTEMA E METODO MIGLIORATO PER CONTROLLARE UNA FUNZIONALIT? DI RITORNO IN UN VEICOLO DA LAVORO"

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un sistema e un metodo per controllare una funzionalit? di ritorno di un veicolo da lavoro.

La presente invenzione trova la sua applicazione preferita, sebbene non esclusiva, in un sistema e in un metodo per controllare una macchina di movimentazione terra quale una pala caricatrice.

BACKGROUND DELL'INVENZIONE

I veicoli di movimentazione terra quali le pale caricatrici comprendono un attrezzo quale una benna portata da un braccio di sollevamento per muovere la terra. In particolare, il braccio di sollevamento e la benna sono portati da rispettivi attuatori idraulici che muovono la benna e il braccio di sollevamento rispetto ai loro punti di incernieramento.

Tali attuatori idraulici sono controllati da un joystick che ? azionato manualmente dall'utente per muovere il braccio di sollevamento e la benna muovendo cos? la terra.

I veicoli da lavoro possono essere dotati di una cosiddetta funzionalit? di ritorno, RTF (Return Functionality), configurata per controllare automaticamente gli attuatori del braccio di sollevamento e della benna per muovere questi ultimi in una posizione predefinita secondo la funzionalit? specifica.

Esempi di tali RTF sono descritti nella figura 1A, che mostra un attrezzo 1' di un veicolo da lavoro (non mostrato nella sua interezza) dotato di un braccio di sollevamento 2' portato da un corpo (non mostrato) del summenzionato veicolo da lavoro e una benna 3' portata dal braccio di sollevamento 2'.

Nella figura 1A ? descritta una cosiddetta funzionalit? di ritorno alla marcia, RTT (Return To Travel), in cui il braccio di sollevamento 2' ? controllato per ritornare in una posizione preimpostata adatta per il movimento del veicolo.

Nella figura 1B ? descritta una cosiddetta funzionalit? di ritorno allo scavo, RTD (Return To Dig), in cui la benna 3' ? controllata per ritornare in una posizione preimpostata adatta per l'operazione di scavo.

Nella figura 1C ? descritta una cosiddetta funzionalit? di controllo di altezza, HC (Control Height), in cui il braccio di sollevamento 2' ? controllato per mantenere un'altezza preimpostata per evitare la collisione con ostacoli posti al di sopra del veicolo da lavoro in direzione verticale.

In tutte le RTF summenzionate e altre possibili, l'utente solitamente attiva un comando, per esempio premendo un pulsante o selezionato un'icona su schermo, per attivare la RTF. Tale attivazione del comando fornisce segnali di ingresso adatti agli attuatori di braccio di sollevamento e/o benna che muovono il braccio di sollevamento e/o la benna nella loro posizione obiettivo.

La posizione obiettivo pu? essere memorizzata mediante specifici comandi di configurazione, come di per s? noto, che prevedono solitamente il controllo del comando summenzionato. Analogamente, se l'utente desidera arrestare il movimento della RTF, ? necessario controllare il comando summenzionato.

? chiaro, pertanto, che tale controllo non ? ergonomico e sicuro, possibilmente in caso di necessit? urgente di arrestare/invertire la RTF.

Pertanto, vi ? la necessit? di migliorare la confortevolezza e la sicurezza di una RTF su un veicolo da lavoro.

Un obiettivo della presente invenzione ? soddisfare le necessit? summenzionate in modo economico e ottimizzato.

RIEPILOGO DELL'INVENZIONE

L'obiettivo summenzionato ? conseguito mediante un sistema e un metodo di controllo correlato come rivendicato nell'insieme allegato di rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, una forma di realizzazione preferita ? descritta nel seguito, a titolo di esempio non limitativo, in riferimento ai disegni allegati in cui:

? le figure 1A, 1B, 1C sono una rappresentazione schematica delle funzionalit? di controllo di ritorno che implicano un braccio di sollevamento e una benna di un veicolo da lavoro come noto nella tecnica; e

? la figura 2 ? una rappresentazione schematica del sistema di controllo secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

La figura 2 descrive un sistema di controllo 1 di un veicolo da lavoro dotato di un attrezzo 1' che preferibilmente comprende una benna 3' portata da un braccio di sollevamento 2' e pu? vantaggiosamente essere configurato come una pala caricatrice, come quelle rappresentate negli esempi nelle figure da 1A a 1C.

Il veicolo da lavoro comprende un circuito idraulico 5 configurato per controllare il funzionamento di un attuatore di benna 6 e di un attuatore di braccio di sollevamento 7 controllando il passaggio di fluido tra una sorgente 8 di fluido in pressione e un serbatoio 9 del veicolo da lavoro.

In particolare, il circuito idraulico 5 comprende una disposizione di valvole 11 che pu? essere progettata come un sistema di distribuzione centrale aperto dotato di una coppia di valvole elettriche 12, 13 rispettivamente dedicate al controllo degli attuatori 6, 7 in funzione dei segnali di controllo che agiscono sui rispettivi lati delle valvole 12, 13 stesse. In particolare, gli attuatori 6, 7 sono cilindri idraulici a doppio effetto.

In particolare, le valvole 12, 13 possono essere valvole proporzionali a tre posizioni, sei vie in cui le sei vie sono collegate a livello di fluido, rispettivamente (facendo riferimento a una delle valvole 12, 13) a 9, due di esse alla sorgente 8, ai due lati degli attuatori 6, 7 e una all'altra valvola 12, 13. Le valvole 12, 13 possono pertanto assumere almeno le seguenti posizioni limite: una prima posizione in cui il fluido pu? scorrere dalla sorgente 8 verso un primo lato degli attuatori 6, 7 e quello opposto ? collegato al livello di fluido al serbatoio 9, una seconda posizione opposta rispetto alla precedente e una terza posizione in cui la sorgente 8 ? collegata direttamente al serbatoio 9 (quella rappresentata nella figura 1).

Il sistema di controllo 1 comprende inoltre un joystick configurato per essere manipolato dall'utente per impartire un segnale di controllo per controllare gli attuatori di benna e braccio di sollevamento 6, 7 tramite la disposizione di valvole 11.

Il sistema di controllo 1 comprende inoltre un'unit? di controllo elettronica 16 che ? collegata elettronicamente al joystick 15 e comprendente mezzi di elaborazione configurati per recuperare dati 16 correlati alla posizione del joystick e dati 17 correlati allo stato operativo del veicolo da lavoro per elaborare questi ultimi per fornire segnali di controllo per controllare la disposizione di valvole 11, ovvero nelle valvole 12, 13 della disposizione descritta.

Il veicolo da lavoro comprende inoltre mezzi sensori 18 configurati per rilevare la posizione della benna 3'. In particolare i mezzi sensori 18 possono essere sensori di posizione portati dai mezzi di attuatore 6. Analogamente, il veicolo da lavoro comprende inoltre mezzi sensori 19 configurati per rilevare la posizione del braccio di sollevamento 2'. In particolare i mezzi sensori 19 possono essere sensori di posizione portati dai mezzi di attuatore 6.

? chiaro che i mezzi sensori 18 e 19 possono essere di qualsiasi tipologia, per esempio mezzi radar o mezzi di acquisizione di immagine portati o un sensore di posizione di rotazione portato nel collegamento a cerniere del veicolo da lavoro.

Il veicolo da lavoro comprende inoltre altri mezzi sensori, quali mezzi sensori di pressione, configurati per consentire all'unit? di controllo elettronica 16 di controllare i movimenti del braccio di sollevamento/della benna.

Il veicolo da lavoro comprende inoltre un comando di ritorno alla funzione, RTF, per esempio un pulsante o un'icona su uno schermo, collegato elettricamente all'unit? di controllo 16. I mezzi di elaborazione di quest'ultimo sono configurati per eseguire un'operazione RRF, come quelli nelle figure da 1A a 1C, se il comando RTF ? controllato dal conducente del veicolo per attivare la funzione RTF.

In particolare, i dati 17 correlati al funzionamento del veicolo possono comprendere almeno i seguenti parametri:

? a) la velocit? del motore a combustione interna del veicolo da lavoro; e

? b) lo stato di abilitazione del comando RTF.

Inoltre, i dati 16 correlati alla posizione del joystick possono comprendere almeno i seguenti parametri:

? i) la posizione in un piano di riferimento cartesiano rispetto all'asse longitudinale del joystick dell'impugnatura del joystick; e

? ii) il tempo di permanenza del joystick nella posizione di cui al punto i).

Il funzionamento del sistema descritto sopra ? il seguente.

L'unit? di controllo elettronica 16 controlla il funzionamento dell'attrezzo 1', ovvero del braccio di sollevamento 2' e della benna 3', fornendo segnali di controllo alla disposizione di valvole 1, tenendo in considerazione i dati correlati al joystick 16, i dati operativi 17 del veicolo da lavoro e i mezzi sensori 18, 19, come di per s? noto.

Se il conducente controlla un comando RTF, allora la funzione RTF viene applicata e la posizione iniziale del joystick viene registrata. Se l'unit? di controllo elettronica 16 rileva una posizione modificata del joystick che viene mantenuto dal conducente per un tempo predeterminato in una soglia di posizione preimpostata opposta rispetto alla posizione iniziale, allora la funzione RTF viene bloccata o invertita secondo le possibili direzioni della funzione RTF. Se vi sono due posizioni RTF, la corsa della funzione RTF viene invertita, altrimenti viene bloccata. I dati correlati alla tipologia di operazione RTF abilitata sono memorizzati nei mezzi di elaborazione che controllano di conseguenza l'inversione o il blocco dell'operazione RTF.

In particolare, si evidenzia che il tempo predeterminato pu? essere variato secondo la necessit?/confortevolezza dell'utente mediante un controllo adatto che comunica la modifica del parametro all'unit? di controllo elettronica 16.

In particolare, tale tempo ? il tempo di mantenimento del joystick in una posizione secondo il punto i) che corrisponde a quelle che sono le cosiddette pre-percezioni, ovvero in una posizione di corsa sostanzialmente finale del joystick (opposta alla posizione iniziale) in cui l'utente percepisce una resistenza maggiore al movimento del joystick.

Alla luce di quanto precede, l'invenzione ? inoltre correlata ad un metodo per controllare una RTF del veicolo da lavoro descritto comprendente le seguenti fasi:

i) acquisire dati 16 correlati al movimento del joystick;

ii) acquisire dati 17 correlati allo stato operativo del veicolo da lavoro;

iii) elaborare i dati recuperati nelle fasi i) e ii) per determinare una variazione della posizione del joystick rispetto ad una posizione iniziale in cui ? richiesta la funzione RTF

iv) se la variazione di posizione ? mantenuta per un tempo minore rispetto ad un tempo predeterminato, la funzione RTF viene mantenuta;

v) se la variazione di posizione ? mantenuta per un tempo maggiore rispetto ad un tempo predeterminato, la funzione RTF ? invertita o bloccata.

In particolare, i dati 16 correlati alla posizione del joystick comprendono:

? i) la posizione in un piano di riferimento cartesiano rispetto all'asse longitudinale del joystick dell'impugnatura del joystick; e

? ii) il tempo di permanenza del joystick nella posizione di cui al punto i).

In particolare, i dati 17 correlati allo stato operativo del veicolo comprendono:

? a) la velocit? del motore a combustione interna del veicolo da lavoro; e

? b) lo stato di abilitazione del comando RTF.

L'operazione RTF viene memorizzata nell'unit? di controllo elettronica e pu? comprendere almeno una tra le seguenti operazioni RTF:

? ritorno allo scavo;

? ritorno alla marcia; e/o

? controllo di altezza.

Alla luce di quanto precede, i vantaggi del sistema e del metodo di controllo secondo l'invenzione sono evidenti.

in particolare, l'efficienza e la confortevolezza del funzionamento sono aumentate poich? non vi ? la necessit? di cambiare la direzione di corsa della RTF o di disattivare quest'ultima.

Inoltre, il sistema proposto ? sostanzialmente compatto e infatti pu? essere integrato o fornito in sistemi gi? esistenti, senza sostanziale modifica dei sistemi esistenti.

Secondo quanto precede, la velocit? operativa di lavoro ? aumentata, aumentando cos? la produttivit? del funzionamento di veicolo complessiva.

? chiaro che possono essere apportate modifiche al sistema e al metodo di controllo descritti che non si estendano oltre l'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

In particolare, la disposizione di valvole fornita pu? variare, in modo tale che la composizione dell'attrezzo 1' o del controllo dei suoi attuatori possa comprendere diversi dati provenienti da altri dati operativi del veicolo da lavoro.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1. Veicolo da lavoro comprendente un attrezzo (1') dotato di almeno un braccio di sollevamento (2') e di una benna (3'), detto veicolo da lavoro comprendendo un sistema di controllo (1) per controllare il movimento di detto attrezzo (1'), detto sistema di controllo (1) comprendendo:

una disposizione di valvole (11), un attuatore di benna (6) e un attuatore di braccio di sollevamento (7), detta disposizione di valvole (11) essendo configurata per fornire fluido da una sorgente (8) di fluido in pressione verso detto attuatore di benna (6);

un'unit? di controllo elettronica (15), un joystick e un comando per attivare un ritorno alla funzione, RTF, di detto attrezzo (1'),

detta unit? di controllo elettronica (15) essendo collegata elettricamente a detta disposizione di valvole (11) e a detto comando e per recuperare i dati (16) correlati a detto joystick e i dati (17) correlati allo stato operativo di detto veicolo da lavoro,

detta unit? di controllo elettronica (15) comprendendo mezzi di elaborazione configurati per elaborare detti dati (16, 17) e per fornire di conseguenza un segnale di controllo verso detta disposizione di valvole (11) per controllare detto attrezzo (1')

detti mezzi di elaborazione essendo configurati per attivare un'operazione RTF di detto attrezzo (1') secondo uno stato di abilitazione di detto comando,

detti mezzi di elaborazione essendo configurati per bloccare o per invertire la direzione di corsa di detta operazione RTF se la posizione del joystick viene mantenuta per un tempo predeterminato in una direzione opposta rispetto a una posizione iniziale, corrispondente alla posizione di detto joystick quando l'operazione RTF ? abilitata.

2. Veicolo da lavoro secondo la rivendicazione 1, in cui detti dati (16) correlati alla posizione del joystick comprendono:

? i) la posizione in un piano di riferimento cartesiano rispetto all'asse longitudinale del joystick dell'impugnatura del joystick; e

? ii) il tempo di permanenza del joystick nella posizione di cui al punto i).

3. Veicolo da lavoro secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti dati (17) correlati allo stato operativo del veicolo comprendono:

? a) la velocit? del motore a combustione interna del veicolo da lavoro; e

? b) lo stato di abilitazione del comando RTF.

4. Veicolo da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta operazione RTF ? memorizzata nell'unit? di controllo elettronica e pu? comprendere almeno una tra le seguenti operazioni RTF:

? ritorno allo scavo;

? ritorno alla marcia; e/o

? controllo di altezza.

5. Veicolo da lavoro secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta disposizione di valvole (11) ? una disposizione di valvole centrale aperta.

6. Veicolo da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi sensori (18, 19) configurati per rilevare dati correlati alla posizione di detto braccio di sollevamento e detta benna (2, 3), detta unit? di controllo elettronica (15) essendo collegata elettricamente a detti mezzi sensori (18, 19), detti mezzi di elaborazione essendo configurati per elaborare detti dati per controllare detta disposizione di valvole (11) per controllare detti attuatori (6, 7).

7. Veicolo da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto valore di tempo predeterminato pu? essere variato secondo la necessit? dell'utente cambiando il valore memorizzato in detta unit? di controllo elettronica (16).

8. Veicolo da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, in cui detta posizione di cui al punto i) ? una posizione di pre-percezione di detto joystick

9. Metodo per controllare una RTF di un veicolo da lavoro come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e comprendente le seguenti fasi di:

i) acquisire dati (16) correlati al movimento del joystick;

ii) acquisire dati (17) correlati allo stato operativo del veicolo da lavoro;

iii) elaborare i dati recuperati nelle fasi i) e ii) per determinare una variazione di posizione del joystick rispetto ad una posizione iniziale in cui ? richiesta la funzione RTF,

iv) se la variazione di posizione ? mantenuta per un tempo minore rispetto ad un tempo predeterminato, viene mantenuta la funzione RTF;

v) se la variazione di posizione ? mantenuta per un tempo maggiore rispetto ad un tempo predeterminato, la funzione RTF viene invertita o bloccata.