ITUD20060160A1 - Apparato di controllo per macchine di scavo - Google Patents

Description

"APPARATO DI CONTROLLO PER MACCHINE DI SCAVO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un apparato di controllo per macchine di scavo il quale è predisposto per controllare e regolare la posizione di mezzi avvolgitori/svolgitori, ad esempio un tamburo od una bobina, di tubazioni flessibili, ad esempio, ma non solo, di aspirazione dei detriti di scavo e/o di erogazione di un fluido di rimozione dei detriti .

In particolare, è oggetto del presente trovato un apparato di controllo in grado di modificare la posizione dei mezzi avvolgitori, in maniera che la suddetta tubazione sia sempre avvolta/svolta con precisione e regolarità, al variare della posizione di avvolgimento/svolgimento, cioè al variare del livello di riempimento dei mezzi avvolgitori, siano essi un tamburo, una bobina od altro mezzo analogo assimilabile.

STATO DELLA TECNICA

Nelle macchine di scavo note aventi una gru dotata di un braccio che manovra i mezzi di scavo, le tubazioni di aspirazione detriti e/o di erogazione del fluido di rimozione dei detriti sono guidate attraverso un punto di snodo fisso, da un lato verso lo scavo e dall'altro lato verso dei tamburi cilindrici. L'avvolgimento/svolgimento delle tubazioni avviene mediante i suddetti tamburi cilindrici, o aspi, che sono rotanti su se stessi, fissi rispetto alla macchina di scavo e normalmente dotati di guide disposte elicoidalmente a passo costante, in cui si alloggiano porzioni adiacenti, o spire, della tubazione.

Durante l'operazione d'avvolgimento/svolgimento, la tubazione viene accompagnata meccanicamente dal punto di snodo fisso verso la relativa guida elicoidale mediante una rulliera, resa rotante derivando il moto di rotazione dal tamburo cilindrico per mezzo di un carrello che coopera con le suddette guide elicoidali.

Tuttavia, nelle macchine di scavo note, il sistema di avvolgimento è fortemente influenzato dalla posizione del punto di uscita/entrata della tubazione al variare del livello di riempimento del tamburo o aspo; si verifica, quindi, che la tubazione, durante il suo avvolgimento o svolgimento, si può disporre troppo inclinata rispetto all'asse del tamburo cilindrico, ossia formi un angolo acuto inferiore ad un determinato valore e troppo distante dalla condizione ideale di angolo retto, deformandosi, non avvolgendosi in maniera corretta e, nel caso di accavallamento tra le tubazioni, danneggiandosi.

In particolare, tale problema si verifica, nel caso in cui siano necessarie tubazioni di lunghezza elevata per raggiungere elevate profondità di scavo, in quanto, in tal caso, bisogna utilizzare o tamburi molto lunghi o formare due o più strati sullo stesso tamburo; in entrambi i casi la variazione della direzione di uscita/entrata della tubazione rispetto al punto fisso è molto accentuata e comporta problemi di regolarità. L'utilizzo di un tamburo di dimensioni elevate, sia assialmente che radialmente, comporta anche problemi di notevole aumento dell'ingombro della macchina di scavo. Nel caso in cui, però, l'ingombro della macchina di scavo debba essere contenuto, soluzioni alternative sono state proposte che prevedono l'allungamento del braccio della gru. Ciò, però, oltre che ad aumentare il costo di realizzazione della gru, determina anche una riduzione della portata del braccio della gru stessa e, quindi, la necessità di diminuire anche le forze di scavo applicate ai mezzi di scavo stessi, a danno della qualità ed efficienza di realizzazione dello scavo.

Inoltre, le tubazioni, al variare della posizione d'uscita/entrata dal/nel tamburo, non risultano sempre guidate correttamente nelle relative guide elicoidali, ciò provocando possibili deformazioni e rotture delle tubazioni stesse.

Sono note anche macchine di scavo aventi mezzi di guida della tubazione che portano quest'ultima ad avvolgersi su strati multipli attorno ad un avvolgitore, ma nella stessa posizione, a formare, in sostanza, un disco di avvolgimento avente spessore determinato dal diametro della tubazione e diametro che è funzione del numero di giri di avvolgimento su sé stessa. Quest'ultime macchine note hanno anch'esse lo svantaggio di poter impiegare tubazioni non troppo lunghe, per evitare un aumento eccessivo delle dimensioni, in particolare del diametro, del disco di avvolgimento, e di causare deformazioni e rotture della tubazione a causa delle sollecitazioni che essa subisce sia da parte dell'avvolgitore, sia da parte degli strati di tubazione sovrapposti.

Scopo del presente trovato è realizzare un apparato di controllo che consenta di avvolgere/svolgere la tubazione di aspirazione detriti e/o di erogazione del fluido di rimozione dei detriti in una macchina di scavo attorno ai mezzi avvolgitori in maniera corretta e precisa, al variare del livello di riempimento del tamburo, o aspo, di avvolgimento preservando la tubazione stessa da deformazioni e danneggiamenti.

Altro scopo è quello di consentire anche un avvolgimento su più strati, utilizzando un apparato di controllo che sia economico, di agevole realizzazione e compatibile con qualsiasi ingombro richiesto della macchina di scavo.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti.

Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.

Un apparato di controllo secondo il presente trovato è applicabile ad una macchina di scavo avente almeno una tubazione flessibile, quale, ad esempio, di aspirazione dei detriti mediante un fluido, e/o di erogazione di un fluido di rimozione detriti, e/o di manichette singole o in fascio per comandi oleodinamici e/o elettrici, guidata attraverso un punto di snodo fisso, da un lato verso lo scavo e dall'altro lato verso mezzi avvolgitori/ svolgitori della suddetta tubazione flessibile.

I mezzi avvolgitori sono atti a ruotare attorno ad un asse di rotazione per effettuare operazioni di avvolgimento/ svolgimento della suddetta tubazione, lungo un asse, o direzione, di avvolgimento/svolgimento. L'asse di avvolgimento/ svolgimento è, in sostanza, definito dalla linea che collega il punto di entrata/uscita della tubazione flessibile nel/dal mezzo avvolgitore, che è variabile in continuo durante la fase di avvolgimento/svolgimento, al punto di snodo fisso.

I mezzi avvolgitori /svolgitori sono costituiti, in una realizzazione del trovato, da un tamburo o aspo, ma può essere ugualmente utilizzata una bobina, o altro mezzo idoneo analogo ed assimilabile. In accordo con i suddetti scopi, l'apparato di controllo secondo il presente trovato ha i suddetti mezzi avvolgitori atti ad essere selettivamente inclinati durante l'operazione d'avvolgimento/svolgimento in funzione del livello di riempimento dei mezzi avvolgitori stessi da parte della tubazione flessibile, ossia del numero di giri compiuti dalla tubazione flessibile attorno ai mezzi avvolgitori. In tale modo, si ottiene che il suddetto asse di avvolgimento/svolgimento è sempre sostanzialmente perpendicolare, o discosto dalla perpendicolare con un voluto margine di tolleranza, rispetto all'asse di rotazione dei mezzi avvolgitori, nonostante l'asse di avvolgimento/svolgimento si modifichi in continuo, assumendo una pluralità di posizioni angolari distinte, durante l'operazione di avvolgimento/svolgimento, in funzione del livello di riempimento dei mezzi avvolgitori stessi.

Secondo una variante del presente trovato, l'apparato di controllo comprende mezzi sensori atti a misurare sia il numero di rotazioni o giri compiute dai suddetti mezzi avvolgitori, determinando in questo modo, dalla conoscenza del diametro del tamburo, la posizione di entrata/uscita della tubazione, sia l'angolo definito tra l'asse di rotazione dei mezzi avvolgitori e l'asse di avvolgimento/svolgimento.

Secondo un'ulteriore variante del trovato, è prevista una unità di comando e controllo che coopera con i suddetti mezzi sensori e, mediante l'attivazione di mezzi attuatori, condiziona la posizione dei mezzi avvolgitori.

Vantaggiosamente, l'apparato di controllo secondo il presente trovato consente di avvolgere/svolgere la suddetta tubazione attorno ai mezzi avvolgitori in maniera corretta e precisa, al variare del livello di riempimento dei mezzi avvolgitori, preservando, la tubazione stessa da deformazioni e danneggiamenti .

Si ottiene, inoltre, il direzionamento esatto della tubazione secondo la disposizione di avvolgimento predeterminata.

Vantaggiosamente, inoltre, il presente trovato consente anche un avvolgimento della tubazione flessibile su più strati, utilizzando un apparato di controllo economico, di agevole realizzazione e compatibile con qualsiasi ingombro richiesto della macchina di scavo.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vista in pianta di un apparato di controllo secondo il presente trovato, illustrato in una condizione operativa, associato ad una macchina di scavo;

la fig. 2 è una vista laterale parziale dell'apparato di controllo di fig. 1; - la fig. 3 è una vista in pianta dell'apparato di controllo di fig. 1 in un'ulteriore condizione operativa;

- la fig. 4 è una vista in pianta dell'apparato di controllo di fig. 1, in un ulteriore condizione operativa;

- la fig. 5 è un particolare di fig. 4; e

- la fig. 6 è una rappresentazione schematica di un avvolgimento realizzato mediante l'apparato di controllo di fig. 1.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI

REALIZZAZIONE

In accordo con il presente trovato, in fig. 1 si è rappresentato un apparato di controllo 10 per una macchina di scavo 19 avente almeno una tubazione flessibile 13, nel caso illustrato, la quale é guidata, mediante mezzi di guida 18, attraverso un dispositivo di rinvio 17 fisso, o punto di snodo, da un lato verso lo scavo e dall'altro lato verso due tamburi cilindrici 11, tra loro contrapposti, ossia disposti a lati opposti della macchina 19.

Ciascun tamburo cilindrico 11 é atto a ruotare attorno ad un proprio asse longitudinale Y per effettuare operazioni di avvolgimento/svolgimento della suddetta tubazione 13 lungo un asse, o direzione, X di avvolgimento/svolgimento, che è definito come la linea retta che congiunge il punto di entrata/uscita nel/dal tamburo cilindrico 11 della tubazione flessibile 13 con il suddetto dispositivo di rinvio 17 fisso e la cui posizione è variabile, sostanzialmente in continuo, durante le suddette operazioni di avvolgimento/svolgimento.

Ad esempio, i due tamburi 11 possono avvolgere/svolgere tubazioni flessibili 13 dello stesso tipo, oppure uno dei due tamburi 11 è atto ad avvolgere/svolgere una tubazione flessibile 13 di aspirazione e raccolta dei detriti derivanti dallo scavo, mentre l'altro tamburo 11 è atto ad avvolgere/svolgere una tubazione flessibile 13 costituita normalmente da manichette per comandi oleodinamici e/o elettrici.

Secondo una variante, l'apparato di controllo 10 comprende un unico tamburo 11 che avvolge/svolge una corrispondente tubazione flessibile 13.

Nella fattispecie, il punto d'entrata/uscita della tubazione flessibile 13 è definito dal punto di tangenza superiore dell'asse X con corrispondenti sezioni circolari del tamburo cilindrico 11 ricavate pependicolarmente, o discoste di un determinato ammontare rispetto alla perpendicolare, al suddetto asse Y (fig. 2).

Il tamburo cilindrico 11 ha una superficie laterale 22 attorno a cui si avvolge la tubazione 13, in spire sostanzialmente concentriche all'asse Y (fig. 6).

Secondo una soluzione del trovato, il tamburo cilindrico 11 ha delle sedi di guida 12 che definiscono un andamento elicoidale lungo l'asse Y, vantaggiosamente a passo costante, ricavate sulla superficie laterale 22 e lungo le quali si avvolge la tubazione 13.

Secondo una variante del trovato, la superficie laterale 22 è sostanzialmente liscia ed il tamburo cilindrico 11 è dotato di spire ad elica 12 di guida e contenimento, le quali sono di ausilio all'avvolgimento della tubazione 13 secondo un'elica a passo costante.

I tamburi cilindrici 11 sono posti in rotazione su sé stessi mediante mezzi di motorizzazione 25, in sé noti.

Ciascun tamburo cilindrico 11 è posto con il suo asse Y longitudinale sostanzialmente parallelo al piano di appoggio della macchina 19, nella fattispecie il piano orizzontale P (fig. 2), ed è girevolmente collegato alla macchina di scavo 19.

Ciascun tamburo cilindrico 11 é, così, inclinabile anche attorno ad un asse Z, sostanzialmente ortogonale all'asse Y ed al piano di appoggio della macchina 19. Il tamburo cilindrico 11 può essere, quindi, in base ai comandi di un'unità di comando e controllo 20 e nel modo spiegato nel seguito, selettivamente inclinato in una pluralità di posizioni angolari distinte, per far sì che l'asse Y sia sempre sostanzialmente perpendicolare o discosto dalla perpendicolare, secondo un voluto margine di tolleranza, rispetto all'asse X di avvolgimento/svolgimento.

Pertanto, l'asse Y, ossia la sua proiezione sulla periferia esterna del tamburo cilindrico 11, quando visto in pianta, forma un angolo β sostanzialmente retto oppure compreso in un intervallo di ampiezza voluto, secondo le necessità (figg. 1 e 4).

In altre parole, l'asse X è sempre sostanzialmente perpendicolare o discosto dalla perpendicolare, secondo un voluto margine di tolleranza, rispetto ad una retta parallela all'asse Y di rotazione e passante per il punto d'entrata/uscita della tubazione flessibile 13 nel/dal tamburo cilindrico 11. Infatti, in una prima posizione, il tamburo cilindrico 11 ha l'asse Y di rotazione sostanzialmente ortogonale alla direzione longitudinale S della macchina di scavo 19, indicato con Y' in figg. 4 e 5, mentre in una seconda posizione (figg. 3, 4, e 5), continuamente variabile durante l'avvolgimento/svolgimento, l'asse Y ha la sua posizione angolare modificata ed è inclinato di un determinato angolo a, diverso da 90 gradi, nella fattispecie un angolo acuto, rispetto alla direzione longitudinale S della macchina di scavo 19, indicato con Y'' in figg. 4 e 5.

E' chiaro che l'angolo a può essere sia acuto che ottuso, a seconda delle esigenze di avvolgimeli to/svolgimento e della posizione del dispositivo di rinvio 17 fisso rispetto al tamburo 11.

Il movimento di inclinazione di ciascun tamburo cilindrico 11 è realizzato mediante martinetti 16 attuati idraulicamente, od altri mezzi attuatori idonei assimilabili.

Durante il suddetto movimento d'inclinazione, avviene l'operazione di avvolgimento/svolgimento della tubazione flessibile 13 e, così, l'asse X di avvolgimento/svolgimento si muove in continuo, spazzando, in sostanza, almeno una porzione di piano parallelo al piano di appoggio della macchina di scavo 19, tra la suddetta prima posizione e la seconda posizione, ossia tra una minore e maggiore inclinazione del tamburo 11 rispetto alla direzione longitudinale S della macchina di scavo 19.

La tubazione flessibile 13 è associata, mediante i mezzi di guida 18, al dispositivo di rinvio 17, il quale è almeno parzialmente girevole su sé stesso e, in sostanza, funge da punto fisso rispetto alla macchina di scavo 19. La tubazione flessibile 13 è, così, guidata attraverso il dispositivo di rinvio 17 verso lo scavo, secondo necessità.

L'avvolgimento/svolgimento della tubazione 13 avviene mediante la rotazione del tamburo cilindrico 11 attorno al proprio asse Y ed alla contemporanea inclinazione del tamburo cilindrico 11 stesso, che si muove tra le suddette prima e seconda posizione. Durante questo movimento, l'asse X di avvolgimento/svolgimento, lungo cui si dipana la tubazione flessibile 13 è, vantaggiosamente, mantenuto sostanzialmente perpendicolare al suddetto asse Y. Le spire di avvolgimento della tubazione 13 risultano, così, disposte sostanzialmente parallele tra loro e sostanzialmente ortogonali al suddetto asse Y quando sono avvolte/svolte attorno a detta superficie laterale 22, ossia, in altre parole, le spire di avvolgimento della tubazione 13 risultano parallele alla superficie laterale 22 del tamburo cilindrico 11.

In tal modo, si ha un'efficace disposizione della tubazione 13, attorno alla superficie laterale 22 del tamburo cilindrico 11, indipendentemente dalla posizione angolare del dispositivo di rinvio 17.

Secondo una forma di realizzazione del presente trovato, l'apparato di controllo 10 comprende mezzi sensori 14, 15, i quali sono atti a misurare, i primi, il numero di rotazioni compiute da ciascun tamburo cilindrico 11, determinando, così, il punto di entrata/uscita della tubazione flessibile 13 nel/dal tamburo cilindrico 11, i secondi l'angolo tra l'asse Y di rotazione del tamburo cilindrico 11 e l'asse X di avvolgimento/svolgimento, e/o la direzione longitudinale S della macchina di scavo 19. Nella fattispecie, i mezzi sensori comprendono dei codificatori digitali di lunghezze e di angoli, quali un primo sensore di giri ad encoder 14 che misura il numero di giri del tamburo 11 ed un secondo sensore angolare ad encoder 15, che nel caso di specie misura l'ampiezza dell'angolo a, per il controllo dell'inclinazione.

Secondo il trovato, la suddetta unità di comando e controllo 20 coopera con i suddetti mezzi sensori 14, 15, rilevando la posizione in rotazione del tamburo cilindrico 11 ed il numero di giri effettuato rispetto ad una iniziale posizione di riferimento, nella fattispecie la suddetta prima posizione del tamburo cilindrico 11, per condizionare i martinetti 16 e quindi inclinare i tamburi cilindrici 11 secondo le necessità di avvolgimento/svolgimento.

Secondo una variante del trovato, l'unità di comando e controllo 20 comprende un microprocessore ed un controllore di circuiti logici programmabili, PLC, per programmare le memorie del microprocessore stesso per l'esecuzione ed il controllo delle funzioni logiche.

Si ottiene, così, una corretta posizione di avvolgimento della tubazione 13 sul tamburo cilindrico 11, senza che si abbia accavallamento tra le spire della tubazione 13 in fase di avvolgimento, né che si abbia un avvolgimento delle spire stesse a passo troppo ampio. Si evitano, quindi, danneggiamenti della tubazione 13, solitamente provocati da contatti forzati contro il tamburo cilindrico 11.

Vantaggiosamente, grazie all'elevata precisione di posizionamento ed allineamento del tamburo cilindrico 11 rispetto al dispositivo di rinvio 17, è possibile anche avvolgere la tubazione 13 a spire, oltre che assialmente a contatto con la superficie laterale 22 in un primo strato di avvolgimento 23 (fig. 6) che copre completamente quest'ultima, anche in un secondo strato 24, sovrapposto con precisione al primo strato 23, vantaggiosamente anche in strati multipli.

Per avvolgimenti in strati multipli si intende che la tubazione flessibile 13, effettuato un primo riempimento del tamburo 11 mediante un primo strato che risulta coassiale all'asse Y, viene avvolta nuovamente, nella fattispecie partendo dall'esterno del tamburo 11 verso l'interno, realizzando un secondo strato, che si sviluppa secondo lo stesso asse Y e che risulta coassiale a quest'ultimo; un eventuale terzo o quarto strato sono realizzati in maniera sostanzialmente uguale. Ciò risulta vantaggioso anche grazie all'applicazione del sistema di controllo PLC, il quale è in grado di attivare e disattivare i tamburi, sia in rotazione che in inclinazione, a seconda dello stato dell'avvolgimento/svolgimento e del livello di riempimento raggiunto dal tamburo di avvolgimento. É chiaro che il dispositivo di rinvio 17 potrebbe essere posizionato anche in zone diverse rispetto all'illustrazione di fig. 2, quali ad esempio in prossimità della testa del braccio di una gru od altro, per soddisfare esigenze contingenti.

Anche l'asse Z di inclinazione dei tamburi cilindrici 11 può, quindi, avere anche altre inclinazioni oltre la sostanziale perpendicolarità al piano P.

È chiaro che all'apparato di controllo 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di controllo per una macchina di scavo (19), avente almeno una tubazione flessibile (13) di raccolta detriti e/o di erogazione acqua, e/o per manichette per comandi oleodinamici e/o elettrici comprendente mezzi aw olgitori/svolgitori (11) di detta tubazione flessibile (13), atti a ruotare attorno ad un asse (Y) di rotazione per effettuare operazioni di avvolgimento/svolgimento di detta tubazione (13) lungo un asse, o direzione, (X) di avvolgimento/svolgimento, variabile durante dette operazioni di avvolgimento /svolgimento, caratterizzato dal fatto che detti mezzi avvolgitori (11) sono atti ad essere selettivamente inclinati in funzione almeno del numero di giri compiuti da detti mezzi avvolgitori (11) durante dette operazioni di avvolgimento/svolgimento di detta tubazione flessibile (13).
2. 2. Apparato di controllo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi aw olgitori (11) sono girevolmente collegati a detta macchina di scavo (19) per essere selettivamente inclinati in una pluralità di posizioni angolari distinte, nelle quali detto asse (Y) di rotazione é sostanzialmente perpendicolare, o discosto dalla perpendicolare con un voluto margine di tolleranza, ri spetto a detto asse (X) di avvolgimento/svolgimento.
3. 3. Apparato di controllo come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, primi mezzi sensori (14) atti a misurare il numero di giri compiuti da detti mezzi avvolgitori (11), per determinare la posizione istantanea di entrata/uscita di detta tubazione flessibile (13) nei/dai mezzi avvolgitori (11).
4. 4. Apparato di controllo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, secondi mezzi sensori (15) atti a misurare almeno l'angolo istantaneo formato tra detto asse (Y) di rotazione di detti mezzi avvolgitori (11) e detto asse (X) di avvolgimento/svolgimento di detta tubazione flessibile (13).
5. 5. Apparato di controllo come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi sensori (15) sono atti anche a misurare l'angolo tra detto asse (Y) di rotazione e la direzione longitudinaie (S) di detta macchina di scavo (19), e/o la posizione angolare di detto asse (Y) rispetto a detto asse (Z).
6. 6. Apparato di controllo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi attuatori (16) atti a variare la posizione di detti mezzi avvolgitori (11).
7. 7. Apparato di controllo come nelle rivendicazioni 3, 4 e 6, caratterizzato dal fatto che comprende un'unità di comando e controllo (20) che coopera con detti mezzi sensori (14, 15) per condizionare il funzionamento di detti mezzi attuatori (16).
8. 8. Apparato di controllo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di guida (12, 18) atti a guidare detta tubazione flessibile (13) durante dette operazioni di avvolgimento/svolgimento.
9. 9. Apparato di controllo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di avvolgimento comprendono almeno un tamburo cilindrico (11) atto ad avvolgere detta tubazione flessibile (13) in una pluralità di spire attorno ad una superficie laterale (22) di detto tamburo cilindrico (11), le quali sono disposte sostanzialmente parallele tra loro e sostanzialmente ortogonali a detto asse (Y) quando sono avvolte/svolte attorno a detta superficie laterale.
10. 10. Apparato di controllo per macchine di scavo, sostanzialmente come descritto, con riferimento agli annessi disegni.