ITBO20100659A1 - Dispositivo di sicurezza per macchina operatrice - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI SICUREZZA PER MACCHINA OPERATRICE

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente le macchine per la manutenzione del verde, Γ agricoltura e simili e si riferisce ad un dispositivo di sicurezza particolarmente adatto ad una macchina operatrice comprendente un veicolo, quale un trattore o camion, dotato di un braccio articolato di sostegno di un attrezzo quale, ad esempio, una testa per il taglio d’erba ed arbusti.

Sono noti bracci decespugliatori in merito ai quali la ditta costruttrice fornisce delle indicazioni/consigli di applicazione alle varie tipologie di veicoli e trattrici idonee per portare quel certo modello di braccio decespugliatore ad esempio fornendo indicazioni di carreggiata e peso della trattrice adatta, in funzione dell’esperienza del costruttore stesso e del comportamento della macchina in piano. Non essendoci però alcun altro tipo di controllo, nulla viene preso in esame circa il comportamento nelle reali condizioni di lavoro della macchina, ad esempio con la trattrice che lavora su un piano sconnesso oppure inclinato.

Uno svantaggio di tali attrezzi noti montati su veicoli anch’essi noti, consiste nel fatto che l’operatore non conosce e non viene informato sui margini di sicurezza della stabilità della macchina nel suo complesso nelle infinite possibili condizioni operative reali.

Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo di sicurezza per macchina operatrice in grado di fornire all’operatore un’indicazione preventiva di sicurezza dello stato della macchina e di un eventuale pericolo di ribaltamento del rispettivo veicolo.

Altro scopo della presente invenzione è quello di consentire Γ applicazione di un certo braccio dotato di un qualunque attrezzo pressoché su qualsiasi trattrice.

Altro scopo è quello di proporre un dispositivo che possa intervenire sui comandi del braccio e/o del veicolo limitandone l’inviluppo di funzionamento per impedire l’instaurarsi di condizioni di instabilità e di pericolo di ribaltamento.

Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:

la figura 1 illustra una vista assonometrica e schematica del dispositivo di sicurezza per macchina operatrice, oggetto della presente invenzione, associato ad una macchina operatrice comprendente un veicolo ed un braccio articolato supportante un attrezzo;

la figura 2 illustra una vista frontale ed ingrandita di un mezzo ad interfaccia utente di figura 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 viene indicato il dispositivo di sicurezza per macchina operatrice associato a detta macchina che comprende un veicolo 2, ad esempio un trattore agricolo, dotato di un braccio articolato 3 avente almeno un mezzo di base 4 fissato al veicolo 2 ed avente un mezzo di articolazione 12, di tipo a perno con asse di rotazione perpendicolare al piano del veicolo 2, per la connessione girevole ad una estremità di un primo membro 5 la cui seconda estremità è girevolmente connessa, tramite un perno di rotazione da asse orizzontale, ad una estremità di un secondo membro 6 la cui restante estremità supporta un attrezzo 7, ad esempio una barra falciante, una trinciatrice o simili.

Detto dispositivo 1 comprende un mezzo d’elaborazione 10, ad esempio di tipo elettronico digitale, provvisto almeno di memorie per dati e per programmi, di unità di elaborazione a microprocessore in grado di eseguire programmi, di una pluralità di ingressi per segnali e di una interfaccia utente 11 destinata all’ inserimento di dati e a fornire segnali recepibili dall’utente. Opzionalmente il mezzo d’elaborazione 10 può essere dotato di una pluralità di uscite digitali e/o analogiche per fornire dati e comandi ad altri apparati del veicolo o del braccio articolato. Il dispositivo 1 comprende inoltre un insieme di sensori di posizione 15, 16 dei membri 5, 6 in comunicazione di dati con dette porte d’ingresso. In una condizione operativa le memorie del mezzo d’elaborazione 10 contengono almeno dati sulla geometria, sul peso e sulla posizione del baricentro del veicolo 2 a cui è associato il dispositivo e degli elementi ad esso rigidamente fissati, e dati sulle geometrie, pesi e posizioni relative dei baricentri dei membri primo 5 e secondo 6 e dell’attrezzo 7. Tali memorie contengono inoltre almeno un programma di calcolo della stabilità istantanea della macchina in funzione dei dati di posizione dei membri primo 5 e secondo 6 e dell’attrezzo 7 forniti dai sensori di posizione 15, 16.

Il mezzo d’elaborazione 10 fornisce, in base al programma ed applicando un certo coefficiente di sicurezza, ad esempio di circa il 35%, almeno un allarme quando il valore della stabilità istantanea calcolata è inferiore ad una predeterminata soglia di instabilità della macchina.

L’interfaccia utente 11 del mezzo di elaborazione 10 comprende mezzi d’allarme ottici e/o acustici ed almeno uno tra schermo di visualizzazione; tastiera, pulsantiera, schermo sensibile al tocco per inserimento manuale dati e/o selezione programmi e/o parametri; porta USB e/o altro collegamento dati per ingresso dati da dispositivi esterni e/o per interscambio di dati; il mezzo di elaborazione può comprendere una porta opzionale di tipo CAN-BUS o ISOBUS. I dati geometrici e ponderali sulla posizione del baricentro e del peso dei vari elementi della macchina possono essere inseriti in memoria manualmente, ad esempio tramite la tastiera o pulsantiera sulla base di un formulario o questionario visualizzato dal dispositivo sullo schermo, oppure tramite memorie esterne, ad esempio chiavi USB flash memory oppure tramite collegamento a dispositivi esterni contenenti, ad esempio, banche dati delle macchine.

I sensori di posizione 15, 16 consistono in un primo sensore d’inclinazione 15 fissato al primo membro 5 ed in un secondo sensore d’inclinazione 16 fissato al secondo membro 6. Tali sensori d’inclinazione, ad esempio di tipo gravitazionale piezoelettrico, forniscono l’angolo d’inclinazione assoluto, rispetto alla verticale o rispetto al piano orizzontale.

Opzionalmente il dispositivo può comprendere un sensore d’inclinazione trasversale 17, oppure di tipo a due canali trasversale e longitudinale, fissato al mezzo di base 4 del braccio articolato 3 od al telaio del veicolo 2 ed è collegato al mezzo di elaborazione 10 per fornirgli dati sulla inclinazione trasversale ed eventualmente longitudinale del veicolo per calcolare la stabilità tenendo conto dell’ orientamento del veicolo ad esempio causato dalla inclinazione del terreno su cui si muove.

Il dispositivo 1 comprende un sensore d’angolo che può essere interposto tra il mezzo di base 4 ed il primo elemento 5 del braccio articolato 3 e collegabile al mezzo d’elaborazione 10 per fornirgli l’inclinazione della proiezione del braccio articolato 3 sul piano del veicolo 2 rispetto all’asse longitudinale di tale veicolo 2 ovvero l’angolo di rotazione del primo elemento del braccio attorno all’asse verticale del mezzo di articolazione 12. La misura di tale angolo fornisce al dispositivo la possibilità di calcolare la stabilità trasversale e longitudinale.

Se il secondo elemento 6 del braccio articolato 3 è di tipo telescopico, il dispositivo 1 può comprendere un sensore d’estensione del secondo elemento 6 fissabile a quest’ultimo 6 e collegato al mezzo d’elaborazione 10 per fornirgli dati sulla lunghezza di tale secondo elemento 6. In tal modo il dispositivo potrà calcolare la stabilità in funzione dell’ estensione del secondo elemento 6 che, quando è totalmente esteso, allontana il baricentro dell’attrezzo 7 dal veicolo spostando il baricentro della macchina verso Γ esterno e ri ducendo così la stabilità.

Se l’attrezzo 7 è di tipo orientabile, è possibile che possa spostare la posizione del proprio baricentro. In tal caso il dispositivo 1 può comprendere un mezzo di rilevazione dell’ orientamento dell’attrezzo 7 fissabile a quest’ultimo e collegato al mezzo d’elaborazione 10 per fornirgli dati d’orientamento di tale attrezzo 7 e quindi sullo spostamento del suo baricentro, per il calcolo della stabilità della macchina. E previsto che il braccio articolato 3 possa essere dotato d’attrezzi 7 intercambiabili; in questo caso il dispositivo 1 può comprendere un mezzo d’identificazione per ciascun attrezzo 7, ad esempio consistente in una memoria di sola lettura associata ad un connettore elettrico o ad un’etichetta di radio identificazione tipo RFID contenente l’identificazione del tipo di attrezzo od i dati geometrici e ponderali dell’attrezzo. Tale mezzo d’identificazione è fissabile a tale attrezzo ed è collegato, ad esempio tramite un cablaggio o tramite un collegamento senza fili assicurato da un interrogatore RFID del mezzo d’elaborazione 10, a quest’ultimo per fornirgli dati su tale attrezzo 7 per il calcolo della stabilità.

In caso di veicolo 2 dotato di una centralina che riceve i dati di funzionamento del veicolo stesso, ad esempio la velocità, e/o che ne comanda gli organi di propulsione, ad esempio i giri del motore tramite sistema FADEC o simili, il mezzo d’elaborazione 10 è collegabile tramite CAN-BUS o ISOBUS od altra connessione dati, a tale centralina del veicolo 2 per ricevere dati di velocità e/o inclinazione del veicolo e/o per inviare a tale centralina comandai di limitazione della velocità del veicolo 2 in base a dati fomiti dal programma in funzione della stabilità calcolata.

In caso di braccio articolato 3 dotato di un mezzo di controllo digitale degli organi d’azionamento del braccio stesso, il mezzo di elaborazione 10 è collegabile a tale mezzo di controllo per limitare le posizioni e/o i movimenti del braccio 3 e dell’attrezzo 7 in base a dati forniti dal programma in funzione della stabilità calcolata.

E anche previsto che il veicolo od il mezzo di base possano essere dotati di un accelerometro ad almeno un asse trasversale collegato ad una porta d’ingresso del mezzo di elaborazione 10 per fornirgli dati sull’asperità e/o accelerazioni trasversali indotte al veicolo ad esempio per utilizzare un coefficiente di sicurezza maggiorato in caso di fondo sconnesso. In alternativa, se il sensore d’inclinazione ha una costante di tempo sufficientemente bassa, i segnali da essi forniti possono essere utilizzati per stimare le sollecitazioni ad esempio prodotte dalle irregolarità del suolo. Il funzionamento del dispositivo prevede che il mezzo d’elaborazione 10 utilizzi tramite i suoi programmi, i dati in ingresso per calcolare un valore di stabilità, corretto sulla base del coefficiente di sicurezza, e per fornire allarmi quando tale valore si avvicina ad una o più soglie d’allarme di allerta crescente.

Se il dispositivo è collegato anche ad organi di controllo del motore e/o del braccio, può anche intervenire sulla velocità o sulla configurazione del veicolo o sulla velocità del braccio quando la stabilità calcolata scende sotto certe soglie prefissate. II programma può essere predisposto per tener conto anche di contrappesi e di particolari configurazioni del veicolo, o del braccio, comunicati al mezzo di elaborazione 10 tramite rispettivi valori di peso e di posizione o tramite rispettivi parametri correttivi.

Un vantaggio della presente invenzione è di fornire un dispositivo di sicurezza per macchina operatrice in grado di fornire all’operatore un’indicazione preventiva di sicurezza dello stato della macchina e di un’eventuale pericolo ribaltamento del rispettivo veicolo.

Altro vantaggio della presente invenzione è quello di consentire l’applicazione di un certo braccio dotato di attrezzo pressoché su qualsiasi trattrice.

Ulteriore vantaggio è quello di fornire un dispositivo che possa intervenire sui comandi del braccio e/o del veicolo limitandone l’inviluppo di funzionamento per impedire l’instaurarsi di condizioni di instabilità e di pericolo di ribaltamento.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di sicurezza per macchina operatrice associabile ad una macchina comprendente un veicolo (2) dotato di un braccio articolato (3) avente almeno un mezzo di base (4), un primo membro (5) ed un secondo membro (6) articolati in cascata, ove il secondo membro (6) supporta un attrezzo (7); detto dispositivo (1) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un mezzo di elaborazione (10) provvisto almeno di memorie, di unità di elaborazione in grado di eseguire programmi, di una pluralità di ingressi per segnali e di una interfaccia utente (11) destinata all’ inserimento di dati e a fornire segnali recepibili dall’utente e di comprendere un insieme di sensori di posizione (15, 16) dei membri (5, 6) in comunicazione di dati con dette porte; in una condizione operativa le memorie del mezzo di elaborazione (10) contengono almeno dati sulla geometria, sul peso e sulla posizione del baricentro del veicolo (2) e degli elementi ad esso rigidamente fissati, e dati sulle geometrie, pesi e posizioni relative dei baricentri dei membri primo (5) e secondo (6) e dell’attrezzo (7), tali memorie contengono inoltre almeno un programma di calcolo della stabilità istantanea della macchina in funzione dei dati di posizione dei membri primo (5) e secondo (6) e dell’attrezzo (7) forniti dai sensori di posizione (15, 16), il mezzo di elaborazione (10) fornisce in base al programma almeno un allarme quando il valore della stabilità istantanea calcolata è inferiore ad una predeterminata soglia.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l’interfaccia utente (11) del mezzo d’elaborazione (10) comprende mezzi d’allarme ottici e/o acustici ed almeno uno tra schermo di visualizzazione; tastiera, pulsantiera, schermo sensibile al tocco per inserimento manuale dati e/o selezione programmi e/o parametri; porta USB e/o altro collegamento dati per ingresso dati da dispositivi esterni e/o per interscambio di dati; il mezzo di elaborazione può comprendere una porta opzionale di tipo CAN-BUS o ISOBUS.
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure la 2 caratterizzato dal fatto che i di sensori di posizione (15, 16) consistono in un primo sensore d’inclinazione (15) fissato al primo membro (5) ed in un secondo sensore d’inclinazione (15) fissato al secondo membro (6).
4. 4) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore d’inclinazione almeno trasversale (17) fissato al mezzo di base (4) del braccio articolato (3) od al telaio veicolo (2) e collegato al mezzo di elaborazione (10) per fornirgli dati almeno sull’inclinazione trasversale del veicolo almeno per il calcolo della stabilità.
5. 5) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di un mezzo di base (4) provvisto di un mezzo di articolazione (12) ad asse di rotazione perpendicolare al piano del veicolo (2) per il collegamento girevole del primo elemento (5) al mezzo di base (4); il dispositivo (1) comprende un sensore d’angolo che può essere interposto tra il mezzo di base (4) ed il primo elemento (5) del braccio articolato (3) e collegabile al mezzo di elaborazione (10) per fornirgli l’inclinazione della proiezione del braccio articolato (3) sul piano del veicolo (2) rispetto all’asse longitudinale di tale veicolo (2) almeno per il calcolo della stabilità.
6. 6) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di un secondo elemento (6) del braccio articolato (3) di tipo telescopico, il dispositivo (1) comprende un sensore d’estensione del secondo elemento (6) fissabile a quest’ultimo (6) e collegato al mezzo di elaborazione (10) per fornirgli dati sulla lunghezza di tale secondo elemento (6) almeno per il calcolo della stabilità.
7. 7) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di un attrezzo (7) orientabile, il dispositivo (1) comprende un mezzo di rilevazione dell’orientamento dell’attrezzo (7) fissabile a quest’ultimo e collegato al mezzo d’elaborazione (10) per fornirgli dati d’orientamento di tale attrezzo (7) almeno per il calcolo della stabilità.
8. 8) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di un braccio articolato (3) dotato di attrezzi (7) intercambiabili, il dispositivo (1) comprende un mezzo d’identificazione per ciascun attrezzo (7) e fissabile a tale attrezzo, detto mezzo d’identificazione contiene dati inerenti l’attrezzo, quali il suo peso ed è collegato al mezzo di elaborazione (10) per fornirgli dati su tale attrezzo (7) almeno per il calcolo della stabilità.
9. 9) Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che in caso di veicolo (2) dotato di una centralina che riceve i dati di funzionamento del veicolo e/o che ne comanda gli organi di propulsione, il mezzo d’elaborazione (10) è collegabile tramite CAN-BUS o ISOBUS od altra connessione dati, alla centralina del veicolo (2) per ricevere dati di velocità e/o inclinazione del veicolo e/o per inviare a tale centralina comandai di limitazione della velocità del veicolo (2) in base a dati forniti dal programma in funzione della stabilità calcolata.
10. 10) Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che in caso di braccio articolato (3) dotato di un mezzo di controllo digitale degli organi di azionamento del braccio stesso il mezzo di elaborazione (10) è collegabile a tale mezzo di controllo per limitare le posizioni e/o i movimenti del braccio (3) e dell’attrezzo (7) in base a dati forniti dal programma in funzione della stabilità calcolata.