IT8224961A1 - Apparecchiatura per il controllo della velocita' delle ruote di veicoli che si muovono su due rotaie - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "APPARECCHIATURA PER IL CONTROLLO DELLA VELOCITA' DELLE RUOTE DI VEICOLI CHE SI MUOVONO SU DUE ROTAIE"

RIASSUNTO

Apparecchiatura per il controllo della v?locit? delle ruote per un veicolo munito di una pi?ralit? di ruote che rotolano lungo -due-rotaie-paral? lele distanziate, una struttura di telaio supportando le ruote consentendo loro un movimento relativo?! L'apparecchiatura comprende una trasmissione per il controllo di almeno una ru?ta, vengono previsti almeno due rivelatori per misurare le distanze tra i rivelatori ed una superficie di riferimento che si estende parallela alle rotaie, i rivelatori essendo disposti di fronte ad almeno una rotaia e montati sulla struttura di telaio in punti distanziati lungo la loro direzione longitudinale, Mezzi circuitali determinano la differenza tra le distanze misurate dai rivelatori ed una unit? di controllo entra in funzione quando la differenza supera un valore prefissato allo scopo di controllare le trasmissioni delle ruote per riportare la differenza ad un valore inferiore al valore prefissato.

La presente invenzione riguarda una apparecchiatura per il controllo della velocit? delle ruote di un i veicolo che si muove lungo due rotaie. In un veicolo del tipo sopra indic.ato,. ad esempio una gru, un recjuperatore, un elevatore o simili, le velocit? di rof tolamento delle ruote.sinistra. e destra assumono valori diversi per un certo numero di cause di modo che le-due-ruote non mantengono un movimento parallelo rispetto alle rotaie. Come conseguenza il veicolo procede con un moto ondeggiante oppure deraglia determinando cos? guasti ed altri inconvenienti. I Per questa regione le ruote sono state munite di flange o mezzi per sincronizzare le velocit? di rotolamento dei lati destro e sinistro delle ruote. I dispositivi della tecnica precedente possono essere classificati nei seguenti quattro gruppi.

(1) Un sistema di sincronizzazione meccanica sul veicolo in cui due cremagliere sono montate parallelamente ai due complessi pignone-cremagliera che impegano la cremagliera, con gli alberi dei pignoni collegati fra loro.

(2) Un sistema di sincronizzazione di parit? di rotazione in cui le ruote laterali destra e sinistra sono collegate insieme per costringere queste: a ruotare con la stessa velocit? angolare.

(3) Un sistema di sincronizzazione in cui il numer? di rotazioni delle ruote laterali destra e sinistra viene determinato direttamente o indirettamente in modo da rendere successivamente uguali le rotazioni delle ruote laterali destra e"sinistra!. (4) Un sistema di sincronizzazione basato sulla rivelazione della posizione assoluta,in cui la po-..sizione_.assoluta di movimento delle.,ruote_laterali destra e sinistra viene rivelata e le velocit? delle due ruote vengono modificate in modo da udiformarsi alle posizioni assolute determinate.

Ciascuno di questi sistemi presenta intrinsechi; vantaggi e svantaggi. Pi? precisamente, con il sistiema (1), si pu? ottenere la sincronizzazione pi? pre;-cisa, ma il sistema risulta costoso richiedendo il ; montaggio di cremagliere. Bench? il sistema (2) sia1 il pi? semplice, le distanze di scorrimento tra le ruote laterali destra e sinistra sono forzate a diventare diseguali a.causa di una piccola differenza tra i diametri delle due ruote e di scorrimenti tra le ruote e le rotaie. Ci? determina un movimento ondulatorio del veicolo che, una volta iniziato, ? diffi cile da smorzare(a causa dell1inerzia)per ripristinare 'il moto normale. Come il sistema (2), anche nel si-? istema (3) le distanze di spostamento delle due ruote assumono valori diversi a causa di differenze nei diametri delle ruote e scorrimenti tra le ruote e le rotaie e tali differenze della distanza di spostamento si accumulano fino a portare il sistema fuori sincron?smo.

La precisione del sistema (4) varia in funzione dei metodo di rivelazione delle posizioni assolute.I Pertanto "qu?nd?' e posizioni"vengono rivelate me ? idrante un dispositivo di tipo a contatto, le prest?zioni di sincronizzazione risultano influenzate dal'la differenza della lunghezza periferica delle parti i dei contatti, dagli attriti e dagli scorrimenti, mentre quando le posizioni vengono rivelate mediante dispositivi del tipo privo di contatti, nonostante si possa ottenere una sincronizzazione nel modo previsto dal sistema (1), ? necessario montare terminali di uscita in corrispondenza della lunghezza delle rotaie il costo di installazione risulta aumentato.

E' pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare una nuova apparecchiatura in grado di controllare le velocit? delle ruote di uni veicolo che si sposta lungo due rotaie senza necessi t? di installare rotaie con cremagliera, che richiede soltanto l'aggiunta di semplici elementi compo nenti.

Secondo la presente invenzione viene cos? realizzata una apparecchiatura per il controllo della velocit? delle ruote di un veicolo avente una pluralit?- . di ruote che rotolano rispettivamente lungo due rotaie distanziate parallele, una struttura di telaio supportando le ruote con possibilit? di movimento relativo delle stesse, l'apparecchiatura comprendendo ; un pilotaggio di controllo della trasmissionedi al-; meno una ruota, caratterizzata.dal fatto di prevedere almeno due rivelatori per misurare le distanze tra i rivelatori ed una superficie di riferimento che si estende parallelamente alle rotaie, i rivelatori ; essendo disposti in modo da affacciarsi 'su almeno , una rotaia e montati sulla struttura di telaio in 'punti distanziati in senso longitudinale, mezzi per ricavare una differenza tra le distanze misurate dai: rivelatori, e mezzi che si attivano quando la differenza supera un prefissato valore allo scopo di controllare il pilotaggio delle ruote cos? da ridurre tale differenza al di sotto del prefissato valore.

' Negli allegati disegni:

i la FIGURA 1 ? una vista prospettica che mostra la struttura di base di un veicolo equipaggiato con una apparecchiatura per il controllo della .velocit? delle ruote secondo l'invenzione;

j la FIGURA 2 ? uno schema a blocchi che mostra una realizzazione dell'apparecchiatura di controllo della velocit? delle ruote utilizzata nel veicolo mostr?to in figura 1;

la FIGURA 3 ? una vista in piano che mostra le relazioni di posizione tra una superficie di rife- i rimento -ed un rive atore,una volta-che-il_t elaio-? stato asportato. La figura 3 risulta utile per spiegare il funzionamento dell'apparecchiatura di controllo della velocit? delle ruote secondo l'invenzione; I le FIGURE 4A e 4B mostrano il funzionamento di : irivelatori modificati impiegati nella presente in ; venzione;

le FIGURE 3A e 5B mostrano ancora altre varianti del rivelatore utilizzato nella presente invenzione;

le FIGURE da 6A a 6C e le figure da 7A a 7F mostrano costruzioni,modificate del veicolo; e

le FIGURE 8 e 9 mostrano strutture modificate delle ruote del veicolo.

Le figure 1, 2 e 3 mostrano una realizzazione dell'apparecchiatura di controllo dellavelocit? delle ruote secondo la presente invenzione applicata ad un veicolo di costruzione molto semplice. Come mostrato. il veicolo 10 comprende due carrelli 18, 19 rispettivamente munii di ruote 15, 14- e 15, 16 che rotolano i lungo rotaie distanziate e parallele 11 e 12, ed un telaio principale 22 che collega i carrelli 18 e 19 mediante una cerniera fissa 20 ed un perno 21. I carrelli 18, 19 e il telaio principale 22 costituiscono una semplice struttura a forma di H. Ciascuna rotaia presenta una sezione trasversale ad I ed e fissata j ad-una-base in cemento o ad-una-superficie-di?appoggio 25 mediante sistemi ben noti. Essendo la costriizione del veicolo sopra descritto di tipo ben noto nella tecnica non verr? qui fornita una descrizione dettagliata-Nel veicolo 10, la parete laterale 12R della testa di rotaia 12, viene utilizzata come superficie di riferimento che funziona nel modo che verr? de- i scritto nel seguito. Normalmente la parete laterale ,12R si estende parallelamente alla direzione di montaggio della rotaia 12 e presenta una superficie piatta e liscia. Due rivelatori 31 e 32 sono montati sul carrello 19 in corrispondenza di prefissate posizioni sulla superficie_di riferimento distanti d.

secondo la direzione orizzontale. Quando le ruote 15 e 16 avanzano correttamente sulle rotaie, cio? quando gli assi delle ruote 15 e 16 intersecano perpendicolarmente le linee tratteggiate T (cio? le linee di riferimento 19R) che si estendono secondo la direzione delle rotaie nei centri dei corrispondenti carrelli 18 e 19, i rivelatori risultano posizionati correttamente. Questi rivelatori 51 e 52 sono montati il pi? vicino possibile alle corrispondenti ruote 15 e 16. In questo esempi^ rivelatori sono montabi sulle estremit? dei_bracci 55 e J4 a forma di L capovoltache si estendono versol'avanti e indietro a partire dalla superficie laterale del carrello 19.

I rivelatori 51 e 52 supportati dai bracci 53 e ; 54?sono costituiti da trasmettitori di ultrasuoni.

Il segnale ultrasonico emesso dal trasmettitore viene riflesso dalla superficie di riferimento 12R e quindi ricevuto da un ricevitore (non mostrato). La distanza tra il rivelatore e la superficie di riferimento viene determinata dal ritardo temporale che intercorre tra la trasmissione dell'onda ultrasonica daltrasmettitore e la ricezione dell'onda da parte del ricevitore. Il metodo sopra descritto di determinare la distanza sulla base del ritardo temporale risulta ben noto nella tecnica e pu? essere ottenuto mediante elaborazione digitale o elaborazione analogica. Nella descrizione che segue, a scopo di semplificazione , si suppone che ciascun rivelatore trar smetta un segnale di tensione analogico corrisponlente all'intervallo sopra descritto,

Come mostrato in figura 2^i segnali di uscita dei rivelatori e 22 vengono applicati ad up rivelatojre differenziale cio? un sottrattore 40 del dispositivo di controllo 35 per ottenerne la differenze. Il : segnale di uscita Vs dal sottrattore 40 viene applicato alterminale di ingresso''(+)di un comparatore? 41 ed a un terminale di ingresso (+) di un altro comparatore 42 attraverso un invertitore 42? Il terminale di ingresso invertente (-) del comparatore 41 viene alimentato con un segnale di riferimento VR1.

Come conseguenza il comparatore 41 confronta Vs con VE1 e quando il primo segnale ? inferiore al secondo esso non produce alcuna uscita, mentre quando Vs supera VR1 il comparatore emette un segnale di control-CS1 per un controllore 44 .Bench? l'uscita dell'invertitore Vs alimentata attraverso l'invertitore 43 sia minore del valore di riferimento VR2, il comparatore 42 non genera alcun segnale di ingresso, mentre quando Vs supera VR2 il comparatore 42 emette un segnale di controllo CS2 per il controllore 44.

Quando viene alimentato dall'uno o dall'altro dei segnali di controllo CS1 e CS2 il controllore 44 emette un segnale di variazione di velocit? per i circuiti di pilotaggio 44 e 45 delle ruote per trascinare le' ruote 14 e 16 dei corrispondenti carrelli 18 e 19, cos? che i circuiti di pilotaggio 44 e 45 agiscono dulie ruote 14 e 16 in modo che l'uscita Vs del rivelatore differenziale 40 tenda a zero. In questo caso i circuiti 44 di pilotaggio possono essere disposti in modo da azionare contemporaneamente altre ruote -e-45-dello-stess o-carre llo .

Il funzionamento dell'apparecchiatura della presente invenzione verr? descritto nel seguito con riferimento alla figura 5-Qualora il carrello 19 del veicolo 10 sia perfettamente parallelo alla rotaia 12 e la linea di riferimento 19R del carrello e la rotaia siano contenute in uno stesso piano verticale, i segnali di uscita prodotti dai rivelatori 51 e 32 avrebbero la stessa ampiezza cos? che l'uscita del sottrattore 46 risulta sostanzialmente nulla ed il comparatore 41 e 42 non generano i segnali di uscita CS1 e CS2.

Tuttavia quando il veicolo 10 assume una posizione in cui la linea di riferimento 19R del telaio 12 forma un angolo ? rispetto alla parete laterale della ;rotaia 12, cio? la superficie di riferimento 12R, le distanze tra i rivelatori 31 e 52 dalle pareti laterali della rotaia 12, cio? la superficie di rifer?-? mento 12R, assumono valori diversi. In questo modo' la distanza orizzontale d1 tra il rivelatore 31 ela superficie di riferimento 12R diminuisce rispetto ; alla distanza orizzontale d2 tra il rivelatore 32 e la superficie di riferimento 12R. Conseguentemente l'uscita del sottrattore 40 assume un valore limitalo di Vs1, ad esempio. Quando questa uscita Vs1

VR1-~il-_comparator-e.-41.~produce-il segnale-di controllo CS1. La generazione del segnale di controllo CS1 significa che le ruote 13 e 14 del carrello 18 sul veicolo 10 risultano in ritardo rispetto alle ruote 15 e 16 sul carrello 19- A questo punto il controllore 44 emette un segnale SCSI di variazione della velocit? diretto al circuito di pilotaggio delle ruote 45 per applicare una forza frenante sulla ruota 16 (oppure sulla 16 e la 15)? Questa operazione di frenatura viene continuata fino a che 1'uscita Vs1 del sottrat-40 ridiscende al di sotto di VR1 in modo da arrestare 1' emissione del segnale di controllo CS1.

In questo caso il controllore 44 pu? essere costruito in modo da inviare un segnale di variazione della velocit? SCS2 al circuito di pilotaggio 45 delle -ruote per accelerare la ruota 14 (oppure la 14 e ;la 13)? Il controllore 44 pu? applicare una forza frenante alla ruota 16 (oppure alla 16 e alla 15) attraverso il circuito di pilotaggio delle ruote.44 mentre contemporaneamente accelera la ruota 14 (oppure la 14 e la 13) attraverso il circuito di pilotaggio 45. Questi metodi vengono definiti in base alla cor struzione del veicolo o ad altre condizioni di progetto.

Viceversa, quando le ruote 13 e 14 del telaio 18 del_veicolo _anticipano _rispetto. alle_ruote.l5 e ~16 del telaio 19, la distanza d1 tra il rivelatore 31 : e la superficie di riferimento 12R diventerebbe maggiore della distanza d2 tra il rivelatore 32 e la superficie di riferimento 12R con il risultato che il sottrattore 40 emette un segnale di uscita -Vs. In risposta a questa tensione di uscita negativa il comparatore 42 funziona in modo da confrontare l'uscita dell'invertitore 45 con la tensione di riferimento VR2. Quando l'uscita dell'invertitore 45 supera la tensione di riferimento VR2 un segnale di controllo CS2 viene inviato al controllore 44 e il controllore 44 emette segnali di controllo SCSI o SCS2, oppure SCSI ed SCS2 per i circuiti di pilotaggio delle ruote 45 o 46, oppure 45 e 46 tali che la tensione -Vs praticamente si annulla, e il che s;ignifica che la distanza d2 tra il rivelatore 32 e la superficie di riferimento 12R diventerebbe so stanzialmente pari alla distanza d1 tra il rivelatore 31 e la superficie di riferimento 12R.

Secondo l'apparecchiatura di controllo della presente invenzione le distanze tra i corrispondenti Rivelatori e la superficie di riferimento vengono costantemente misurate e, ogni volta che la differenza tra i valori misurati supera un valore prefissato, j viene effattuata una-operazione per-correggere tale! differenza. Ci? significa che non esiste apprezzabile ritardo temporale tra la fase di rivelazione e l'operazione di controllo o correzione. Conseguentemente il veicolo si pu? muovere in modo dolce e regolare per l'intero percorso senza alcun movimento oscillaitorio o deragliamento.

Bench? nella realizzazione precedente la differenza nelle distanze tra i corrispondenti rivelatori 31 e 32 e la superficie di riferimento sia stata determinata in modo diretto^1'invenzione non ? limitata alla misura di distanze orizzontali. In altre parole ? sufficiente misurare soltanto la distanza tra 1 rivelatori e la superficie di riferimento. Poich? la distanza tra due rivelatori ? nota, quando le distanze tra i rivelatori 51 e 32 e la superficie di ri-[ferimento 12R sono state determinate, gli angoli di deflessione 0 e 0' tra il telaio e la superficie di riferimento possono essere determinate come mostrato nelle figure 4A e 4B. Per questa ragione gli angoli di deflessione ? e ?' possono essere utilizzati co--me uscite dei rivelatori.

Le figure 5A e 5B mostrano modifiche della presente invenzione, cio? rivelatori modificati che possono sostituire i rivelatori ultrasonici sopra descritti Nella variante-mostrata-in figura--5A_viene_dete Ir=-minato il movimento orizzontale di una asta rivelatrice 54 che si estende da un telaio di supporto 52 di rulli 51 che normalmente ? a contatto con la superficie di riferimento 12R, e la variazione del movimento viene misurata da un rivelatore d'angolo 56 previsto ad una estremit? dell'asta rivelatrice 54-e distanziato dalla superficie di riferimento 12R. La variante mostrata in figura 5A comprende inoltre un cilindro cavo 60 sostenuto dal carrello 19 del veicolo 10 grazie ad un supporto 56> un manicotto 61 di guida per l'asta rivelati'ice 54, rondelle 65 e 64- ed una molla 65 disposta tra queste rondelle.

La variante mostrata nella figura 5B comprende un trasformatore differenziale costituito da una superficie di riferimento orizzontale 12R che si estende parallelamente alla rotaia 12 ed ? costruita in me~ tallo,preferibilmente in materiale magnetico, ed una coppia di elettrodi o bobine 71> 72 montate sui la?-ti opposti della superficie di riferimento 12R e f?ssate ad una opportuna porzione del veicolo 10. Coni tale costruzione l'uscita del trasformatore differen ziale 44 varia a seconda della lunghezza della superficie di riferimento 12R compresa tra la coppia di bobine o elettrodi 71 e 72. X segnali emessi dai rivelatori modificati ostrati?in?figura ?vengono -elab?rati nel sommatore come mostrato nelle figure 5A e-5B in modo analogo a quanto illustrato nella realizzazione precedente che utilizzava un trasmettit?re a ultrasuoni.

?Bench? non mostrati,altri ben noti dispositivi per la misura di distanze, ad esempio quelli utiliz -zanti variazioni di luce e di capacit? possono ess?re utilizzati.

Le rotaie lungo cui rotolano le ruote non sono limitate alle rotaie aventi una sezione trasversale a forma di I e rotaie aventi configurazioni trasversali rettangolari o circolari, cavi, barre di acciaio sagomate a T, barre di acciaio scanalate, sbarre di acciaio piatte o elementi aventi una qualsiasi forma poss?no essere utilizzati fintanto che le ruote possono rotolare lungo tali rotaie.

Inoltre il veicolo 10,oppure il corpo mobile^non ? limitato a quelli illustrati fino ad ora. Ad esempio strutture piatte mostrate nelle figure 6A^ 6B e 6C,oppure strutture aventi varie forme come mostrato nelle figure da ?A a 7F possono essere pure utilizzate. Il veicolo mostrato in figura 6A presenta ambedue i carrelli collegati al telaio principale i mediante cerniere fisse. Il veicolo mostrato in figura 6B-presenta -ambedue i-carrelli?collegati-al-telaio principale mediante perni, mentre quello mostrato in figura 6C ? munito di due carrelli laterali fissati al telaio principale, ma con uno solo di essi munito di rulli, formando cos? una struttura supportala in tre punti.

La figura 7A mostra una gru mobile sospesa, la figura 7B una struttura sagomata a cancello, la figura 7C una struttura ad arco, la figura 7E una struttura che si muove su rotaie a diversi livelli, e la figura 7F una struttura a carro. Le strutture delle figure 7B, 7C, 7E e 7F vengono utilizzate come caricatori o impilatori, quale mostrate nelle figure 7B, 7C, 7L e 7E vengono utilizzate come recUperatori, e quella mostrata in figura 7^ viene utilizzata come carro In ciascuna struttura, utilizzando semplicemente i parti componenti aggiuntive,si pu? impedire il movimento oscillatorio del veicolo.

In tutte le realizzazioni precedenti^in corrispo denza di un punto di ciascun carrello ? prevista soltanto una ruota, ma una pluralit? di ruote pu? ?ssere prevista in corrispondenza di ciascun punto come mostrato in figura 8.

Per aumentare la stabilit? di corsa del veicolo come mostrato in figura 9, rulli di guida 80 e 81 possono-essere^disposti in prossimit?-di ambedue -ilati della rotaia 12. Questa costruzione risulta particolarmente efficace quando vengono utilizzate ruote prive di flange. E* anche implicito che un solo rullo di guida risulta efficace.

Inoltre, delle ruote che rotolano su due rotaie almeno due ruote su differenti rotaie che siano contrapposte per tutta la lunghezza della rotaia pos? sono essere costruite con un rullo di guida inter-, no (rispetto alla rotaia), un rullo di guida ester-f? no oppure rulli di guida interni ed esterni in combinazione.

Risulter? inoltre evidente ai tecnici del settore che la descrizione precedente riguarda una realizza

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI

   1. In una apparecchiatura per il controllo della velocit? delle ruote di un veicolo avente una pluralit? di ruote che rotolano rispettivamente lungo| due rotaie p.aralle-le distanziate,.u.na. struttura dii; telaio che supporta dette ruote consentendo loro una mobilit? relativa, detta apparecchiatura comprendendo un pilotaggio di controllo per la trasmissione d i-almeno una-ruota il miglioramento che c?mprende almeno due rivelatori per determinare la distanza , tra detti rivelatori ed una superficie di riferimento che si estende parallelamente a dette rotaie, dettp rivelatori essendo montati di fronte ad almeno una rotaia e fissati su detta struttura di telaio in corrispondenza di punti longitudinalmente distanziati, mezzi per determinare la differenza tra i le distanze misurate da detti rivelatori, e mezzi che entrano in funzione quando detta differenza supera un prefissato valore, per controllare il pilotaggio di dette ruote allo scopo di diminuire detta differenza fino ad un valore inferiore al detto valore prefissato.

   2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui detta superficie di riferimento ? costituita da una superficie laterale di una rotaia.

   5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui detta differenza ? espressa come angolo di deviazione di detto veicolo rispetto alla detta su? perfid e di riferimento.

   4-. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi per determinare la differenza comprendono un sottrattore che genera la differenza ; tra i segnali di uscita di detti due rivelatori, un c?mp?ratare che confronta il'segnale di uscita da detto sottrattore con il detto valore prefissato ed un controllore che controlla dettar pilotaggio delle ruote in conformit? al segnale in uscita di detto comparatore.

   5 Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui ciascun rivelatore comprende un trasmettitore a ultrasuoni.

   6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun rivelatore comprende un rullo a contatto con detta superficie di riferimento, un'asta girevolmente supportante tale rullo, un supporto che monta scorrevolmente detta asta ed ? fissato sul detto veicolo, ed un trasduttore per convertire una quantit? di moto di detta asta in un segnale elettrico.

   7- Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui ciascun rivelatore comprende un trasformatore differenziale disposto in modo da accogliere detta superficie di riferimento e sostenuto da detta struttura di telaio.

   8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 iulteriormente comprendente almeno un rullo di gui- ; da contrapposto ad una superficie laterale di una delle rotaie.