ITFI20070046A1 - Carrello elevatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

CARRELLO ELEVATORE

Il presente trovato si riferisce ad un carrello elevatore.

I carrelli elevatori sono utilizzati per il trasporto, solitamente all'interno di complessi industriali, di carichi i quali possono essere di varia entità. Sono noti carrelli elevatori comprendenti dispositivi di segnalazione, i quali, calcolando diversi parametri di carico permettono di ottenere una segnalazione nel caso in cui si verifichi una condizione di rischio, ad esempio un possibile ribaltamento del carrello stesso.

I sensori sono connessi ad un'unità elettronica per elaborare i suddetti segnali ed attivare relativi mezzi di segnalazione all'utilizzatore, acustica e\o visiva di una condizione di rischio di ribaltamento in funzione dei dati elaborati.

Questi dispositivi noti calcolano generalmente il peso del carico trasportato e lo correlano ad una serie di parametri relativi alle condizioni statiche e\o dinamiche del carrello al fine di identificare, il verificarsi o meno, di una condizione operativa a rischio ribaltamento. I carrelli noti equipaggiati con i suddetti dispositivi non sono comunque esenti da inconvenienti.

Un inconveniente è dato dal fatto che i carrelli dotati dei dispositivi noti non sono in grado di determinarne l’effettiva distribuzione di peso e geometrica del carico trasportato.

Questo aspetto è molto importante per determinare l'effettivo rischio di ribaltamento del carrello elevatore, in quanto, oltre al peso del carico, è necessario calcolare, o per lo meno conoscere a priori, la posizione e l'ingombro del carico stesso rispetto ad un sistema di riferimento del carrello.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di ovviare a questo e ad altri inconvenienti attraverso la realizzazione di un carrello elevatore con un dispositivo di segnalazione e retroazione mediante il quale sia possibile avvisare l’utilizzatore del carrello stesso dell’approssimarsi di una condizione di rischio di ribaltamento e mediante il quale sia possibile prevenire tale condizione agendo direttamente sulle condizioni dinamiche del carrello.

In accordo con l'invenzione, tale scopo viene raggiunto da un carrello elevatore equipaggiato con un dispositivo di segnalazione e retroazione in accordo con le caratteristiche della rivendicazione principale.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

la figura 1 illustra un carrello elevatore equipaggiato con un dispositivo secondo il presente trovato;

- la figura 2 illustra le connessioni fra i sensori, un'unità elettronica e un dispositivo di segnalazione al'utente;

la figura 3 illustra schematicamente un sensore per l'individuazione della posizione di un carico trasportato da un carrello elevatore equipaggiato con un dispositivo secondo il presente trovato; - la figura 4 illustra il posizionamento di celle di carico su un carrello elevatore equipaggiato con un dispositivo secondo il presente trovato;

la figura 5 illustra schematicamente il calcolo dell'altezza di un carico trasportato da un carrello secondo il presente trovato;

la figura 6 illustra l'area di appoggio del carrello delle figure precedenti e

la figura 7 illustra schematicamente il calcolo dell'inclinazione del carico trasportato da un carrello elevatore equipaggiato con un dispositivo secondo il presente trovato.

Conformemente ai disegni allegati, è descritto un carrello elevatore comprendente sensori 7 di stato del carrello 1 , sensori 8 di stato di un carico 4 portato dal carrello 1 , un’unità elettronica 6 per elaborare i segnali provenienti dai sensori e mezzi di segnalazione 9 ad un utente di una condizione di rischio di ribaltamento in funzione dei dati elaborati dall'unità elettronica 6.

In particolare, i sensori 7 del carrello 1 comprendono almeno: un sensore di rilevazione della velocità 10 di avanzamento del carrello 1, ad esempio un tachimetro 20,

un sensore di rilevazione dell'inclinazione 11 del carrello 1 rispetto ad un piano di lavoro "P", tipicamente il pavimento e

un sensore di direzione 12 del carrello 1.

I sensori 8 per il rilevamento di parametri statici e\o dinamici del carico 4 trasportato dal carrello 1 comprendono almeno:

un sensore di rilevazione della posizione 13 del carico 4 rispetto al carrello 1,

un sensore di rilevazione del peso 14 del carico 4 e

un sensore di rilevazione del volume\ingombro 15 del carico 4. L'unità elettronica 6 dopo aver ricevuto i segnali rilevati dai suddetti sensori 7, 8, calcola un centro di massa del sistema "g" e lo elabora allo scopo di determinare un coefficiente di rischio di ribaltamento.

Il coefficiente così elaborato viene confrontato dall’unità elettronica 6 con un valore soglia per determinare il verificarsi o meno di una condizione a rischio ribaltamento e quindi attivare i mezzi di segnalazione 9 e\o intervenire direttamente sulla dinamica del carrello 1.

Vantaggiosamente il valore di soglia predefinito, utilizzato per il confronto del coefficiente antiribaltamento calcolato, è selezionato tra un insieme di valori, dipendenti da diverse possibili condizioni di uso del carrello 1.

Ad esempio, i sensori posso intervenire direttamente sulle condizioni di trazione del carrello oppure sull'altezza del carico trasportato.

Più precisamente per quanto riguarda le condizioni di trazione del carrello, in caso di pericolo di ribaltamento, i sensori possono modificare sia l'accelerazione che la velocità di avanzamento del carrello stesso oltre ad attivare un freno elettromeccanico di sicurezza.

Per quanto riguarda invece il carico, in caso di necessità i sensori possono inibirne un ulteriore innalzamento sulle forche oppure determinarne la discesa.

Vantaggiosamente un carrello elevatore secondo la presente invenzione comprende inoltre un sensore, ad esempio un accelerometro monoassiale, per determinare l’accelerazione longitudinale del carrello stesso.

L'acceleratore monoassiale assolve la funzione di stimare precisamente l'altezza del baricentro "gc" del carico 4, altrimenti ipotizzata ad una quota pari alla metà del carico 4 stesso.

Vantaggiosamente inoltre, un carrello secondo il presente trovato comprende un sistema di rilevamento di posizione satellitare 5 disposto sul carrello 1 stesso.

Per un più preciso rilevamento della direzione del carrello 1 il dispositivo di segnalazione può comprendere sensori di rilevazione dell'angolo di sterzo 16 al fine di segnalare la posizione istantanea delle ruote sterzanti all’unità elettronica 6.

Per quanto riguarda il rilevamento della posizione relativa del carico 4 rispetto al carrello 1 , vantaggiosamente, su questo ultimo sono disposti, in prossimità di un supporto 3 della forca 2 di sollevamento, ad esempio dei sensori optoelettronici (distanziometri)17.

Più precisamente, come mostrato in figura 3, per determinare l'altezza alla quale si trova il carico 4 rispetto al carrello 1 è possibile utilizzare un sensore distanziometrico 23 posizionato sulla forca 2 del carrello stesso movimentato, vantaggiosamente da un motore passo passo che effettua una scansione verticale del carico 4.

Quando il carico 4 viene posizionato sul supporto 3 della forca 2, il motore 24 varia un angolo "ψ" da 0° a 90° e quindi ruota il sensore 23, in modo tale da associare ad ogni valore di "ψ" ed alla relativa distanza "z" una determinata altezza del carico 4 sulla forca 2.

L'angolo "ψ" viene variato in avvicinamento ai valore di 90° fino a che il sensore 23 rileva il carico 4.

Dal momento nel quale il sensore 23 non rileva la presenza del carico 4 si ferma la scansione e viene determinata l'altezza del carico 4 stesso rispetto all'asse y, preferibilmente addizionata di un adeguato coefficiente maggiorativo di sicurezza.

Il peso del carico 4 e la proiezione in pianta del suo baricentro può essere calcolato mediante un trasduttore di pressione 18 operativamente collegato al circuito idraulico atto al sollevamento del supporto 3 oppure, da una o più celle di carico 19 posizionate sulle forche 2 di guida del supporto 3.

Le celle di carico 19 devono avere elevata sensibilità e buona stabilità rispetto alle variazioni di temperatura esterna.

Con riferimento alla figura 4 è mostrata una possibile soluzione per il posizionamento delle celle di carico 19 nella quale queste ultime sono interposte fra il supporto 3 ed un supporto basculante 25 sulla forca 2.

Mediante l’elaborazione dei segnali provenienti dalle celle di carico 19, si ottiene la proiezione in pianta (piano xz) della posizione del baricentro del carico 4.

Incrociando la proiezione in pianta (piano xz) del baricentro del carico 4 con la relativa altezza (asse y), calcolata mediante scansione dal sensore 23, si ottiene la posizione del baricentro del carico 4 nello spazio.

Dopo aver calcolato il peso del carico 4 è necessario determinare il peso totale del sistema aggiungendo a quello del carico 4, il peso del carrello 1.

Il peso totale del sistema è vantaggiosamente calcolato in condizioni statiche dopo aver posizionato il carico 4 sulla forca 2.

La posizione del carrello 1, in particolare l'inclinazione rispetto al piano di lavoro “P” è calcolata attraverso un inclinometro biassiale 21 il quale misura sia l'inclinazione orizzontale del carrello rispetto al piano di lavoro “P” sia l’inclinazione verticale delle forche 2 di guida rispetto alla perpendicolare al piano “P”.

Con riferimento alla figura 7 è mostrata una possibile soluzione per il calcolo dell'inclinazione del piano di lavoro "P".

L'inclinometro biassiale 21 è sostanzialmente un accelerometro con banda passante estremamente bassa in modo da filtrare le accelerazioni connesse con la dinamica del carrello 1 e capace, quindi, di registrarne le componenti statiche (essenzialmente l'accelerazione di gravità).

In uscita, l'inclinometro 21 fornisce segnali proporzionali a due angoli "y" e "φ" che l’asse Ύ" del sistema di riferimento solidale al carrello 1 stacca con la direzione verticale (e quindi della accelerazione di gravità). Con riferimento alla figura 5, i dati calcolati vengono elaborati dall'unità elettronica 6, la quale calcola la posizione del baricentro "g" del sistema (Xg,Yg, Zg) in un sistema di riferimento (O, x, y, z) solidale con il carrello I individuando il baricentro delle forze peso, del carrello 1 e del carico 4 applicate sui rispettivi baricentri.

Preferibilmente il peso del supporto 3 della forca 2 è considerato come facente parte del baricentro "gc" del carico 4 in quanto si muove solidale ad esso.

Al baricentro ”g" totale del sistema è applicato il vettore della forza peso e delle azioni inerziali agenti sull'intero sistema.

In particolare, il baricentro "gv" (Xv, Yv, Zv) del carrello 1 nel sistema di riferimento solidale al carrello 1 stesso, è calcolato sperimentalmente sulla base dei disegni di progetto.

Il baricentro "gc" (Xc, Yc, Zc) del carico 4 è in funzione del sollevamento, e quindi dell'altezza del supporto 3 della forca 2 rispetto alla posizione completamente abbassata.

Ancora con riferimento alla figura 5, è mostrato che il sollevamento del carico 4 influenza soltanto la coordinata lungo l'asse y (Yc) del baricentro del sistema di riferimento solidale al carrello 1; mentre le coordinate nelle direzioni x e z (Xc, Zc) non sono influenzate.

Quindi, nel calcolo del baricentro del sistema "g" (Xg,Yg, Zg) le coordinate Xge Zgdipendono esclusivamente dalle caratteristiche costanti del carrello 1 e dai segnali misurati dalle celle di carico 19 sulla forca 2.

I pratica le due coordinate Xge Zgrisultano in funzione delle caratteristiche del carico 4 trasportato.

La coordinata Yg(quota del baricentro del sistema "g" rispetto al piano di lavoro "P") dipende anche dal sollevamento "S" e dall'altezza del carico 4, misurati rispettivamente attraverso il trasduttore di posizione e l'apposito sensore.

Al fine di determinare il coefficiente antiribaltamento del carrello 1 è necessario calcolare l'intersezione tra la retta di azione della risultante delle azioni agenti sul baricentro del sistema "g" con una superficie di appoggio, il tutto in funzione della inclinazione del piano di lavoro "P". Questa intersezione deve essere completamente contenuta all'interno di una superficie di appoggio "sicuro" "As".

Con riferimento alla figura 6 è mostrata una schematizzazione della superficie di appoggio sicuro "As" nel sistema di riferimento solidale al carrello 1.

Se la risultante di tutte le forze applicate al baricentro del sistema "g" ha retta di azione che interseca il piano ”xz" all'interno dell'area di appoggio "A", delimitata dall’impronta a terra delle ruote del carrello, allora non vi è alcuna possibilità di ribaltamento del carrello 1.

Vantaggiosamente, per conferire maggiore sicurezza al carrello 1 , è preferibile considerare come superficie di appoggio sicuro un'area "As" selezionata all'interno dell’area geometrica "A" e rispetto a questa minore.

Vantaggiosamente tutti i dati elaborati dall’unità elettronica 6 possono essere memorizzati in una rispettiva unità di memorizzazione 22 connessa all’unità 6 mediante collegamenti con o senza fili.

L’invenzione secondo il presente trovato consegue importanti vantaggi. Un primo vantaggio consiste nel fatto che mediante l’utilizzo di un carrello 1 elevatore secondo il presente trovato è possibile calcolare istantaneamente il baricentro “gc” del carico 4 e quindi elaborare un coefficiente di rischio al fine di prevenire eventuali condizioni a rischio ribaltamento del carrello 1.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Carrello elevatore (1 ) comprendente: sensori (7) di stato del carrello (1), sensori (8) di stato di un carico (4) portato da detto carrella (1), un'unità elettronica (6) per elaborare detti segnali provenienti da detti sensori (7), (8) e mezzi di segnalazione (9) di una condizione di rischio di ribaltamento di detto carrello (1) in funzione dei dati elaborati da detta unità elettronica (6) caratterizzato dal fatto che detti sensori (7) di sensori del carrello (1) comprendono almeno: un sensore di rilevazione dell'inclinazione (11 ) di detto carrello {1 ) rispetto ad un piano di lavoro (P), un sensore di direzione (12) di detto carrello (1), e detti sensori (8) del carico (4) comprendono almeno: un sensore di rilevazione della posizione (13) di detto carico (4) rispetto a detto carrello (1), un sensore di rilevazione del peso (14) di detto carico (4), un sensore di rilevazione del volume\ingombro (15) di detto carico (4), e detta unità elettronica (6) riceve detti segnali e calcola un centro di massa del sistema (g), detta unità elettronica (6) correlando detto centro di massa (g) con detti segnali emessi ed elaborando un coefficiente di rischio di ribaltamento, detto coefficiente di rischio essendo confrontato con un valore soglia.
2. 2. Carrello secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre almeno un sensore per la misura dell'accelerazione longitudinale del carrello 1).
3. 3. Carrello secondo la rivendicazione 2 in cui detto sensore per la misura dell'accelerazione è un accelerometro monoassiale.
4. 4. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un sensore di rilevazione della velocità (10) di avanzamento di detto carrello (1).
5. 5. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un sistema di rilevamento di posizione satellitare (5) di detto carrello (1).
6. 6. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre sensori di rilevazione dell'angolo di sterzo (16) di detto carrello (1).
7. 7. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti sensori di rilevazione della posizione (13) di detto carico (4) rispetto a detto carrello (1) comprendono rilevatori optoelettronici (17).
8. 8. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti sensori di rilevazione del peso (14) di detto carico (4) comprendono un trasduttore di pressione (18).
9. 9. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti sensori di rilevazione del peso (14) di detto carico (4) comprendono una o più celle di carico (19).
10. 10. Carrello secondo la rivendicazione 9 in cui dette celle di carico (19) sono disposte sulle forche (2) di detto carrello (1), in una posizione interposta fra un supporto (3) e un supporto basculante (25) su questo sopraelevato.
11. 11. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto sensore per rilevare la velocità (10) di avanzamento di detto carrello (1) comprende un tachimetro (20).
12. 12. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto sensore per rilevare l'inclinazione (11) di detto carrello (1) rispetto a detto piano di lavoro (P) comprende un inclinometro biassiale (21).
13. 13. Carrello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un'unità di memorizzazione (22) di detti dati elaborati da detta unità elettronica (6).
14. 14. Carrello secondo la rivendicazione 13 in cui detta unità di memorizzazione (22) è connessa a detta unità elettronica (6) tramite connessione senza fili.
15. 15. Metodo di controllo delle condizioni di ribaltamento di un carrello (1) elevatore trasportante un carico (4), comprendente le fasi di: rilevare l'inclinazione (11) di detto carrello (1) rispetto ad un piano di lavoro (P), rilevare la direzione (12) di avanzamento di detto carrello (1), rilevare la posizione (13) di detto carico (4) rispetto a detto carrello (1), rilevare il peso (14) di detto carico (4), rilevare il volume\ingombro (15) di detto carico (4), calcolare la posizione di un centro di massa (g) in funzione dei parametri rilevati, elaborare un coefficiente di rischio di ribaltamento dipendente da uno o più dei parametri rilevati e/o uno o più dei valori calcolati, confrontare detto coefficiente di rischio di ribaltamento con un valore soglia predefinito, intervenire a seguito di un eventuale superamento del valore di soglia segnalando una condizione di rischio e/o correggendo uno o più parametri di funzionamento del carrello (1) allo scopo di allontanare la condizione di rischio.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15 in cui detto valore di soglia predefinito è selezionato tra un insieme di valori, dipendenti da diverse possibili condizioni di uso del carrello.