ITMI20001462A1 - Dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilita' di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce in generale ad un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo industriale e, in particolare, ad un dispositivo di misura delle forze, in particolar modo quelle verticali, applicate a ciascun mozzo ruota dei due assali per l'analisi delle caratteristiche operative e di stabilità di un veicolo industriale di sollevamento.

Secondo una forma di realizzazione esemplificativa e preferita, ma non limitativa, dell'invenzione, viene proposto un dispositivo di misura ed un sistema di controllo delle condizioni di stabilità dei veicoli industriali, siano esse statiche, in marcia o durante le fasi operative di manovra o di movimentazione del carico, se presente.

Durante le operazioni di manovra di un veicolo industriale senza sospensioni, l'intera carcassa o telaio del veicolo reagisce alle varie sollecitazioni esterne, determinate da tutta una serie di forze e momenti ribaltanti, dovuti o alla movimentazione del carico o alla variazione di stabilità del veicolo in moto sul terreno.

Tutto ciò può avvenire in condizioni di utilizzo statiche, quasi-statiche oppure in condizioni dinamiche. La misurazione di,grandezze fisiche esterne è utile per determinare le condizioni operative e di stabilità del veicolo.

Per esempio, possono essere misurate le forze verticali e i momenti ribaltanti nelle varie direzioni per valutare la stabilità dei veicoli industriali ad assali collegati al telaio senza interposizione di sospensioni, durante le varie manovre di curvatura, frenatura o accelerazione o sollevamento del carico, in modo da poter valutare le forze indotte e’i momenti di destabilizzazione del veicolo.

Attualmente, l'operazione di misura di tali forze e momenti può essere effettuata, per mezzo di strumenti di misura progettati appositamente, solamente tramite simulazioni da compiersi in laboratorio.

Inoltre, ad oggi, le varie grandezze fisiche di interesse vengono approssimativamente misurate e messe in relazione tra loro mediante trasduttori di forza, che risultano essere fissati solamente esternamente alla carcassa del ponte o del telaio del veicolo, risentendo perciò di tutti i possibili effetti di disturbo o deriva del segnale da misurare, influenzabili da effetti di temperatura, flessioni del sistema, pressioni di azionamento dei freni, risultando perciò il tipo di informazione finale non precisa ed affidabile.

Perciò, il montaggio di tali trasduttori in particolari posizioni di ciascun assale rotante non permette misure accurate, essendo influenzato da molti fattori esterni, oltre a quelli intrinseci alla geometria del ponte o dell'attacco del ponte stesso al telaio del veicolo .

Infine, tutto ciò richiede lo sviluppo di algoritmi di trasformazione complessa, atti a tradurre nel sistema di coordinate fisse del veicolo 'la posizione nel tempo di ciascun assale del veicolo.

Scopo della presente invenzione è, quindi, quello ‘di ovviare agli inconvenienti sopra citati e, in particolare, quello di indicare un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, che consenta dì evidenziare una indicazione di stabilità a seguito di opportuna elaborazione dei segnali emessi da determinati strumenti di misura integrati in uno o più componenti strutturali dell'assale.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di misura e controllo,delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, che permetta di inibire tutte le manovre, impartibili da un operatore, che possano causare conseguenti instabilità del veicolo. Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, che consenta di segnalare tutte le condizioni limite di instabilità statica del veicolo, anche in presenza di carichi e di sbracci per il sollevamento di materiali, in qualsiasi posizione operativa del braccio del veicolo stesso.

Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di proporre un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, di tipo automatico, che risulti maggiormente sicuro ed affidabile, rispetto ai dispositivi indiretti di misura e di controllo tradizionali.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, secondo la rivendicazione 1, alla quale si rimanda per brevità.

In modo vantaggioso, l'invenzione si riferisce al fatto di prevedere l'integrazione di uno o più trasduttori, e, in particolare, di una o più celle di carico direzionali, su ciascun perno del giunto articolato del "pivot" di sterzo dell'assale, essendo detto perno disposto in corrispondenza dei supporti dei mozzi ruota del veicolo, rendendo così strumento di misura un componente strutturale del ponte di un veicolo a quattro ruote.

Inoltre, la presente invenzione può essere vantaggiosamente adattata al fatto di poter leggere i dati di stabilità in modo continuo, al fine di effettuare, in tempo reale, qualsiasi tipo di test di stabilità durante la marcia del veicolo.

Il dispositivo oggetto dell'invenzione comprende una serie di celle di carico, integrate in corrispondenza dei mozzi di ciascun assale.

Infine, una apparecchiatura elettronica di gestione elabora, tramite opportuno software di controllo, i segnali provenienti da ciascuna cella, opportunamente amplificati, in modo tale da calcolare la stabilità della struttura in tempo reale e, quindi, fornire eventualmente un comando di inibizione di determinate funzioni del veicolo nel caso in cui l'elaborazione precedentemente menzionata fornisca come risultato un valore di stabilità spaziale al di fuori di una certa area di sicurezza (area di stabilità di base).

Tale condizione di pericolo può essere opportunamente segnalata all'operatore del veicolo, per mezzo di un avvisatore acustico e/o visivo posto sul pannello frontale del cruscotto.

Le caratteristiche dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione che segue e dai disegni allegati, relativi ad un esempio di realizzazione a carattere esemplificativo, ma non limitativo, in cui: - la figura 1 è una vista in pianta dall'alto di un assale connesso al telaio di un veicolo industriale, senza interposizione di sospensioni, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista laterale dell'assale di cui alla figura 1, secondo l'invenzione;

- la figura 3 è una vista ingrandita di un particolare di figura 1;

- la figura 4 è una vista ingrandita di un particolare di figura 2;

- la figura 5 è una vista parzialmente in sezione del particolare di cui alla figura 4, in cui è visibile l'integrazione di una cella di carico, connessa ad un amplificatore di segnale, ad un giunto articolato o "pivot" di sterzo dell'assale di cui alle figure 1-2, secondo la presente invenzione;

- la figura 6 mostra uno schema a blocchi di funzionamento di un dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, secondo l'invenzione.

Con riferimento alle figure menzionate, con 12 è indicato complessivamente uno dei due assali presenti in un veicolo industriale, in cui è previsto un dispositivo di misura e controllo di stabilità, secondo la presente invenzione.

In particolare, ognuno dei suddetti assali 12 è collegato al telaio, del tipo senza interposizione di sospensioni, e comprende una carcassa centrale 16, dalla quale si estèndono due bracci 17.

Ciascun braccio 17 prevede, in corrispondenza di una sua estremità, un supporto 33 dei "pivot" di sterzo 11.

In forme di realizzazioni esemplificative e preferite, ma non limitative, gli assali 12 sono del tipo traente e sterzante.

A tale proposito, dalla carcassa centrale 16 fuoriesce un albero flangiato 19, che è connesso ad un albero motore del veicolo industriale, tramite un differenziale, di per sé noto, il quale, a sua volta, aziona in rotazione due semiassi solidali a porzioni ruotabili dei mozzi ruota 18.

La carcassa centrale 16 dell'assale 12 supporta, inoltre, un attuatore 20 di sterzata, il quale è in grado di far scorrere assialmente lo stelo 21.

Su entrambi i lati opposti, 1'attuatore 20 è collegato, tramite giunti sferici 22, ad un'ulteriore asta 23, collegata, per mezzo del giunto sferico 24, ad una appendice 25 di ciascun "pivot" di sterzo 11.

Con particolare riferimento alle figure 5-6, con 10 è indicata ciascuna cella di carico, che è integrata, a tenuta, all'interno di ciascun "pivot" o giunto articolato 11, mentre con 13 è indicato un amplificatore del segnale proveniente dalla rispettiva cella 10.

I segnali prelevati dalle celle di carico 10 vengono condotti lungo la guida o linea seriale 30 e di qui ai rispettivi amplificatori 13, che risultano integrati all'interno della fusione dei "pivot""11.

I segnali P1-P4 in uscita dagli amplificatori 13 sono condotti lungo la guida o linea 31 e, in seguito, vengono elaborati all'interno di una apparecchiatura elettronica di gestione 14, la quale, utilizzando un opportuno programma software applicativo, misura la stabilità del sistema in tempo reale ed impartisce una serie di eventuali comandi di inibizione alle varie funzioni e comandi del veicolo industriale, nel caso in cui la suddetta misura di stabilità ottenuta risulti al di fuori di una certa area di sicurezza o stabilità di base del veicolo industriale prefissata. Tale stabilità di base è valutata da un sistema automatico di autoapprendimento intelligente, che si attiva dopo 1'installazione del sistema sul veicolo uscente dalla linea di montaggio.

Tale sistema automatico, indicato con 32 in figura 6, riconosce una serie di dati geometrici relativi al telaio del veicolo, quali la carreggiata ed il passo, la posizione angolare del braccio di sollevamento del veicolo, qualora il sensore angolare sia presente, e l'estensione dello stesso braccio, valutata tramite almeno un sensore di posizione.

Inoltre, si prevede di utilizzare uno schermo, posizionato in cabina e in corrispondenza del cruscotto di ciascun veicolo, in modo che sia a disposizione dell'operatore, in cui è visualizzata una condizione istantanea di stabilità ed una condizione limite di sicurezza al di fuori della quale si hanno condizioni di instabilità del veicolo stesso.

Praticamente, l'informazione prelevata a livello di celle di carico 10 e, quindi, l'indicazione di stabilità, può addizionalmente essere trasformata e resa visiva, tramite un software applicativo adeguatamente preparato, su uno schermo posto ali'interno.della cabina del veicolo, in modo analogico o digitale.

In forme realizzative preferite, sullo schermo in questione è rappresentata geometricamente un'area di stabilità che, in condizioni operative di sicurezza, contiene al proprio interno un punto luminoso, che rappresenta una misura istantanea del baricentro statico o dinamico del veicolo, in qualsiasi condizione di funzionamento.

Nei caso in cui tale punto luminoso, "in istanti successivi, si venga a trovare, pur internamente, ma in prossimità dei limiti di tale area di stabilità di base, questa condizione di potenziale pericolo viene segnalata all'operatore in cabina in modo visivo (tramite, per esempio, un diodo LED lampeggiante di pericolo) e/o acustico (per mezzo dell'attivazione, per esempio, di una sirena o di un cicalino).

In aggiunta a tale segnalazione, il software applicativo che governa il funzionamento dell'apparecchiatura 14 permette di inibire tutta una serie di manovre, effettuabili da parte dell'operatore, la cui attuazione risulti contraria alla stabilità dell'intero veicolo.

In particolare, una prima variabile controllabile dal programma i gestione del sistema è rappresentata dall'estensione del braccio di sollevamento dei veicoli industriali di questo genere e dall'inclinazione verso il basso delle forche applicate all'estremità del braccio stesso aventi un carico da sopportare. In questo caso, in base alle condizioni di stabilità limite,individuate e in base alla misura di allungamento del braccio, il dispositivo secondo l'invenzione è in grado di riconoscere il momento ribaltante'della struttura e,,quindi, di quanto diminuisce il carico verticale dell'assale 12 posteriore. In pratica, dunque, le variabili relative all'estensione del braccio e alla piegatura della forca consentono 'di calcolare un momento stabilizzante e di mantenere tale posizione bloccata qualora le funzioni operative impartite risultassero contrarie alla stabilità.

Inoltre, nel caso in cui il veicolo .industriale non lavori in piano, il dispositivo è in grado di riconoscere le condizioni limite di instabilità laterale. In caso di instabilità di tal genere, il segnale P5 in uscita dall'apparecchio elettronico di controllo 14 è utilizzato addizionalmente per inibire il consenso all'avvio del moto del veicolo, intervenendo direttamente sulla trasmissione e provvedendo ad avvertire l'operatore tramite un segnale acustico e/o visivo in cabina.

Tuttavia, al di fuori delle condizioni limite di ribaltamento laterale e longitudinale, al fine di evitare di inibire troppe funzioni del veicolo, andando perciò ad abbassare la produttività del veicolo, può essere consigliabile far procedere comunque il veicolo, anche in presenza di condizioni vicine ai limiti di stabilità prefissati, a patto però che il moto limitatamente alla prima o seconda marcia possa essere bloccato dal sistema di controllo qualora si presentassero delle condizioni critiche.

Il dispositivo di misura e controllo secondo la presente invenzione tiene conto ulteriormente di eventuali urti o accelerazioni sugli assali del veicolo, che possono propagarsi su tutta la struttura, durante la marcia, a causa di deformazioni o buche presenti sul sito di lavoro o a seguito di effetti dinamici di decelerazione.

In tal caso, per esempio, se il braccio dei veicoli di sollevamento è in posizione estesa, l'intervento del dispositivo secondo l'invenzione è volto a ritrarlo automaticamente, al fine di recuperare la stabilità dell'intera struttura.

In forme di realizzazione esemplificative e preferite, ma non limitative, della presente invenzione, si utilizzano celle di carico 10, la cui precisione massima risulta minore del 2% rispetto alla misura di fondo scala.

Ciascuna cella dinamometrica 10 è realizzata di preferenza con otto estensimetri a variazione di resistenza elettrica e presenta una sensibilità pari a circa 1 mV/V.

Inoltre, i quattro amplificatori di segnale 13 sono introdotti, uno per ogni cella 10, in modo da evitare ogni possibile disturbo o distorsione del segnale, che proviene dalla stessa cella di carico 10 e che viene perciò inviato al terminale di elaborazione e/o di segnalazione posto all'interno della cabina del veicolo.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

E' chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate al dispositivo in oggetto, senza per questo uscire dai princìpi di novità ìnsiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le orme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere variati a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, caratterizzato dai fatto che almeno un mezzo trasduttore (10) è integrato all'interno di ciascun elemento articolato (11) di sterzo di un assale ( Ì2 ) del veicolo, in modo tale da rendere strumento di misura almeno uno dei componenti strutturali degli assali (12) di detto veicolo.
2. 2. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatuo che detti strumenti di misura registrano i dati di stabilità di detto veicolo in modo continuo e in tempo reale, al fine di effettuare una serie di calcoli di stabilità durante lo stazionamento e la marcia del veicolo.
3. 3. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una apparecchiatura elettronica di gestione’ (14) elabora, tramite opportuno software di controllo, i segnali (P1-P4) provenienti da ciascun mèzzo trasduttore (10) ed opportunamente amplificati da mezzi amplificatori (13), in modo da calcolare una misura di stabilità di detto veicolo in tempo reale e fornire un comando di inibizione di determinate funzioni del veicolo nel caso in cui detta misura di stabilità risulti al di fuori di un certo intervallo di valori di sicurezza.
4. 4 . Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta condizione secondo cui la misura di stabilità risulti o nella zona di transizione o al di fuori di un certo intervallo di valori di sicurezza viene segnalata all'operatore del veicolo, per mezzo -di avvisatori acustici e/o visivi, posizionati all'interno della cabina del veicolo.
5. 5. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rrasduttori (10) sono costituiti da celle di carico, che vengono integrate all'interno di perni dell'elemento articolato (11) di sterzo, in corrispondenza di estremità opposte di ogni assale (12).
6. 6. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che'ognuno di detti assali (12) è collegato a detto telaio del veicolo senza interposizione di sospensioni, e comprende una carcassa centrale (16), dalla quale si estendono due bracci (17), ognuno dei quali prevede, in corrispondenza di una sua estremità, dei mozzi ruota (18) ed in posizione adiacente ad essi, detti giunti articolati di sterzo (11).
7. 7. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi amplificatori (13) sono integrati all'interno della fusione di detto elemento articolato (11).
8. 8. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta misura 'di stabilità di sicurezza è valutata da un sistema automatico di autoapprendimento intelligente (32), che preleva dati geometrici relativi a detto telaio del veicolo, quali carreggiata e passo, posizione angolare di un eventuale braccio di un veicolo di sollevamento ed estensione di detto braccio, valutabili rispettivamente tramite almeno un sensore angolare e di allungamento del braccio.
9. 9. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno schermo, posizionato in cabina e in corrispondenza del cruscotto del veicolo, in modo che sia a disposizione dell'operatore, visualizza, in modo analogico o visuale, una condizione istantanea di stabilità ed una condizione-ai limiti della sicurezza al di fuori della quale si hanno condizioni di instabilità.
10. 10. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta apparecchiatura elettronica di gestione (14) permette di inibire tutta una serie di manovre dell'operatore, la cui attuazione risulti contraria alla stabilità statica dell'intero veicolo e controlla i parametri di misura dell'estensione di un braccio di sollevamento e-dell'inclinazione del carico, individuando i momenti ribaltanti e i momenti stabilizzanti e mantenendo una riserva di sicurezza bloccando tutte le funzioni operative contrarie alla stabilità.
11. 11. Dispositivo di misura e controllo come alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che, nel caso in cui il veicolo non lavori in piano, esso è in grado di riconoscere tutte' le condizioni limite di instabilità laterale, utilizzando un segnale (P5) in uscita da detta apparecchiatura elettronica di controllo (14) per inibire il consenso all'avvio del veicolo, tramite intervento diretto sulla trasmissione del veicolo, mentre nel caso di eventuali urti o scossoni al veicolo durante la marcia detto dispositivo interviene al fine di recuperare la stabilità dell'intero veicolo.
12. 12. Dispositivo di misura e controllo delle condizioni di stabilità di un veicolo, in particolare di un veicolo industriale, come sostanzialmente descritto ed illustrato