ITLE20130002A1 - Macchina automatizzata per la vagliatura di terreni sabbiosi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una macchina automatizzata, telecontrollata e a trazione elettrica differenziale per la pulizia di terreni sabbiosi, costituita da una unità mobile indipendente e da un organo lavorante ad essa accoppiato, caratterizzata anche da un sistema di auto-bilanciamento delle masse, da un sistema di pulizia auto-livellante, da un sistema di sterzata assistita, da un sistema di svuotamento automatizzato del cassone di raccolta e da un sistema di segnalazione vocale.

Gli azionamenti di tale macchina sono controllati e coordinati da una unità centrale di elaborazione in funzione anche dei dati ricevuti da uno o più sensori di prossimità e/o di urto e/o di contatto e da uno o più sensori di rilevazione di presenza di acqua e da un sensore di inclinazione di cui detta macchina à ̈ dotata.

Attualmente, la pulizia dell’ambiente, in generale, e delle spiagge in particolare, à ̈ un’esigenza necessaria e sentita in tutto il mondo visto e considerato le varie forme di inquinamento, le ripercussioni che esso ha sul turismo e i vari obblighi previsti dalla Legge.

Lo stato della tecnica per la pulizia della spiaggia prevede varie soluzioni come il ricorso a dispositivi con sistema a vibrovaglio, per separare integralmente la sabbia dai detriti, alloggiato e movimentato da opportune macchine, con ruote galleggianti o cingolate, di cui quelle di più ridotte dimensioni sono del tipo semovente a conduzione manuale.

In alternativa esistono dei dispositivi che funzionano meccanicamente prendendo il movimento direttamente dalla presa di potenza di una trattrice agricola a ruote a cui à ̈ collegata tipicamente con l’attacco a tre punti del sollevatore che ne regola anche la profondità di lavoro che, in genere, varia da 0 a 15 cm per una larghezza di circa 160 cm. Questo tipo di soluzione, basata su vagliatore a sistema alternato, à ̈ ideale per aree e zone sabbiose di media e grande estensione e in presenza di rifiuti anche di notevoli dimensioni; inoltre, prevedendo la presenza dell’operatore a bordo della macchina alleggerisce il carico di lavoro destinato all’utente, ma richiede ampi spazi di manovra che impediscono di attraversare zone ristrette.

Sebbene l’innovazione tecnologica abbia notevolmente migliorato, nel corso degli anni, la sicurezza nell’uso delle trattrici agricole, queste espongono tutt’ora l’operatore a molteplici pericoli, conseguenti sia alle caratteristiche della macchina sia all’ambiente in cui opera; inoltre, la maggior parte dei dispositivi di sicurezza necessitano dell’attivazione volontaria da parte dell’utilizzatore e della verifica del loro corretto stato di funzionamento.

Nello specifico, i principali fattori di rischio nell’uso di macchine in tale ambito derivano dalla necessità di avere gli organi di lavoro esposti che causano rischi di avvolgimento del vestiario dell’utilizzatore su organi in movimento e dalla possibilità di ribaltamento e capovolgimento.

Riguardo a quest’ultimo fattore di pericolo si ricorda che ad oggi i principali sistemi di prevenzione per il pericolo di ribaltamento utilizzati nelle trattrici agricole possono essere ricondotti essenzialmente a dispositivi di prevenzione di tipo passivo, ossia interventi finalizzati ad evitare o comunque a ridurre la possibilità che il verificarsi di un evento pericoloso comporti conseguenze per l’incolumità del lavoratore; ulteriori rischi sono derivanti dalla presenza di condotti idraulici, utilizzati per l’azionamento degli attuatori, che possono provocare lesioni alle persone in caso di scoppio.

Inoltre, le macchine operatrici portate e semi-portate applicate posteriormente alla trattrice agricola, in fase di sollevamento e di trasporto, gravano maggiormente sull’asse posteriore alleggerendo l’assale anteriore. Pertanto, le attrezzature e le macchine operatrici più lunghe e pesanti possono causare l’impennamento della trattrice o la sua perdita di stabilità nella guida. Il rimedio al rischio di impennamento à ̈ la zavorratura del trattore. Le zavorre sono di fatto dei pesi di ghisa che vengono disposti nella parte anteriore del trattore e possono arrivare complessivamente a qualche quintale di peso. La movimentazione di queste zavorre può costituire un rischio per l’operatore con danni a carico della colonna vertebrale.

Le unità guidate da un conducente a terra sono, invece, ideali per la pulizia ordinaria della sabbia e sono dotate di sistema a vibrovaglio integrato; benché questa soluzione permetta di avere una buona maneggevolezza in spazi ridotti comporta, comunque, un notevole sforzo prolungato nel tempo da parte dell’operatore anche a causa dell’inerzia in caso di sterzata come conseguenza del peso dell’unità stessa e della presenza delle inevitabili vibrazioni e sollecitazioni della macchina dovute al funzionamento degli organi meccanici e del motore endotermico. Questo tipo di soluzioni, oltre a non essere dotate di un sistema automatico di svuotamento del materiale raccolto che avviene pertanto manualmente, espongono direttamente l’operatore a polvere e ai fumi di scarico generati durante la fase di lavorazione.

Solitamente, uno dei problemi pratici evidenziati dagli operatori del settore à ̈ quello di avere una regolazione della profondità di lavoro in funzione della pendenza del terreno: in particolare, in fase di salita, l’operatore ha necessità di diminuire la profondità di scavo poiché la quantità di sabbia da vagliare risulterebbe eccessiva, a parità di velocità di avanzamento, rispetto alle capacità di lavoro della macchina; soprattutto nel caso di veicoli semoventi con operatore a terra dove tale condizione richiede un maggiore sforzo fisico da parte dell’utilizzatore neH’imprimere una forza di trazione aggiuntiva di ausilio alla locomozione delia macchina.

Viceversa, in fase di discesa, l’operatore ha necessità di aumentare la profondità di scavo per non alterare i parametri di lavoro impostati; anche in questo caso, l’operatore a terra di veicoli semoventi à ̈ costretto ad uno sforzo maggiore rispetto a quello ordinario per esercitare una forza frenante per non alterare la velocità di avanzamento della macchina.

Il fenomeno dell’eccessivo incameramento di sabbia si manifesta, inoltre, in corrispondenza di ogni operazione di sterzata sul posto rallentando conseguentemente le operazioni di pulizia poiché diventa necessario dover sollevare e riabbassare l’organo adibito alla vagliatura ogni qualvolta à ̈ richiesta tale manovra.

In ogni caso, si tratta di soluzioni basate su motore endotermico che prevedono la presenza di un operatore umano per la loro conduzione esponendolo a inquinamento acustico e a rischi derivanti dall’inalazione di polveri e sostanze nocive; tutte queste caratteristiche contribuiscono a rendere le macchine non ecocompatibili e non eco-sostenibili.

Nello stato della tecnica va anche evidenziata la presenza, seppur rara, di macchine per la pulizia della spiaggia con trazione elettrica a ruote non indipendenti e non sterzanti e sistema di vibro-vagliatura integrato con scaricamento manuale del materiale raccolto.

Tali macchine tuttavia necessitano della presenza di un operatore a terra che si occupi della loro conduzione e sono sprovviste di controlli di protezione e sistemi che ne agevolino la guida; queste macchine utilizzano tipicamente un sistema di alimentazione a batterie al piombo altamente inquinanti e pericolose in caso di rovesciamento. Inoltre, in tutte le soluzioni presenti nello stato della tecnica, la regolazione della profondità di lavoro viene effettuata manualmente e direttamente dagli operatori durante le operazioni di pulizia.

Compito del presente trovato à ̈ dunque quello di realizzare una macchina automatizzata in grado di superare gli inconvenienti della tecnica nota così come sopra evidenziati attraverso lo sviluppo di nuove soluzioni.

Nel ambito di questo compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare una macchina automatizzata che consenta di ottenere un migliore sistema di sicurezza; la stessa à ̈ infatti caratterizzata dalla totale assenza dell’operatore sia a bordo che a terra nelle vicinanze della macchina sfruttando il telecontrollo assistito e la presenza di sensori di urto e/o di contatto e/o di prossimità e di sensori di rilevazione di presenza di acqua che permettono di arrestare la macchina in prossimità di pericoli e/o ostacoli. La conseguenza di quanto sopra permette di conseguire un altro scopo del trovato che à ̈ quello dell’alleggerimento del lavoro della macchina considerata la totale assenza dell’operatore al di sopra della stessa,

Sempre per motivi di sicurezza, l’invio di segnali di telecontrollo può essere effettuato solo ed esclusivamente per volontà dell’operatore che agisce direttamente sulle leve di controllo; dette leve di controllo con meccanismo di rilascio a molla inviano segnali di controllo solo quando azionate e comportano l’arresto immediato delle operazioni di locomozione quando sono rilasciate. Inoltre, l’unità centrale di elaborazione arresta immediatamente i motori adibiti alla locomozione in corrispondenza della perdita del segnale di telecontrollo. Preferibilmente, si utilizza tale sistema di telecontrollo a radiofrequenza fruibile tramite un comune radiocomando per radiofrequenze.

Ulteriore scopo del trovato à ̈ il perseguimento di una maggiore stabilità conseguita attraverso un sistema di auto-bilanciamento delle masse.

Ulteriore scopo del trovato à ̈ l’aumento dell’efficienza della macchina perché dotata di un sistema di pulizia autolivellante che effettua la regolazione automatica della profondità di lavoro.

Un altro scopo del trovato à ̈ relativo alla maggiore manovrabilità soprattutto in spazi ristretti in quanto la macchina utilizza preferibilmente due motori a corrente continua in configurazione differenziale che permettono la possibilità di una completa rotazione sul posto. Inoltre un’altra problematica collegata alla difficile manovrabilità della macchina a causa di un eccessivo incameramento di sabbia viene risolta con l’adozione di un sistema di sterzata assistita grazie all’unità centrale di elaborazione che comanda il sollevamento dell’organo lavorante ogniqualvolta rileva un’istruzione di sterzata sul posto o a stretto raggio.

Ulteriore scopo del trovato à ̈ la diminuzione dell’inquinamento e, in generale, l’impatto ecologico sull’ambiente, grazie alla totale alimentazione elettrica che rende quindi la macchina priva di emissioni di gas di scarico nocivi per l’ambiente. Sempre per il conseguimento del medesimo scopo, l’alimentazione della macchina avviene tramite l’utilizzo di batterie al gel totalmente ermetiche e sigillate, altamente efficienti e non inquinanti perché caratterizzate dalla mancanza di eventuali esalazioni e fuoriuscite di acido o gas grazie all’adozione di sistemi di sicurezza che le rendono ecocompatibili.

Ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di impedire la rumorosità, l’inquinamento ambientale e il pericolo di scoppio tipico dei sistemi idraulici utilizzando due motori elettrici in corrente continua per la funzione di locomozione, un motore elettrico in corrente continua per l’operazione di vibro-vagliatura e degli attuatori elettrici per gli azionamenti meccanici

Compito ulteriore del presente trovato à ̈ dunque quello di realizzare una macchina completamente automatizzata in modo da liberare l’uomo da qualsiasi azione diretta al controllo e/o alla guida e/o al settaggio dei parametri di lavoro della stessa a causa delle diverse tipologie di terreno e di operazioni da effettuare.

Ciò viene conseguito grazie alla dotazione di una unità centrale di elaborazione di alto livello in grado di eseguire routine di gestione del sistema tramite interpretazione delle letture dei sensori in dotazione alla macchina.

Inoltre la stessa macchina à ̈ anche dotata di un metodo di svuotamento automatizzato essendo equipaggiata con un attuatore elettrico in grado di azionare l’apertura del cassone di raccolta del materiale; problematiche collegate al funzionamento della macchina sono, invece, oltre che segnalate da spie anche comunicate attraverso una segnalazione vocale tramite l'utilizzo di un sistema di voce sintetizzata.

Ancora, secondo l’invenzione, detta macchina prevede inoltre un sistema fotovoltaico di generazione di energia elettrica; preferibilmente, detto sistema fotovoltaico trova alloggiamento e/o sulla carrozzeria della macchina e/o sulla carrozzeria dell’organo lavorante e/o su appositi sostegni.

La seguente descrizione dettagliata viene data quale illustrazioni ed esempi di alcune forme di realizzazione della presente invenzione e non intende limitare lo scopo delle rivendicazioni in alcun modo, essendo lo spirito e lo scopo della presente invenzione unicamente limitati dalle rivendicazioni riportati in calce.

La presente invenzione à ̈, quindi, ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo secondo sue forme preferite ma non esclusive di realizzazione, con particolare riferimento alla figure dei disegni allegati, in cui:

• La figura 1 illustra una vista esterna complessiva di una possibile realizzazione della macchina descritta nella presente invenzione in cui si possono distinguere l’unità mobile indipendente e l’organo lavorante dotate di carenatura;

• La figura 2 rappresenta una vista schematica di una possibile dislocazione dei sensori;

• La figura 3a à ̈ una rappresentazione assonometrica dell’unità mobile indipendente senza carena e con vano di alloggiamento per l’elettronica;

• La figura 3b à ̈ una rappresentazione assonometrica dell’unità mobile indipendente senza carena e senza vano di alloggiamento per l’elettronica;

• La figura 4 illustra il gruppo mobile del sistema di autobilanciamento;

• Le figure 5a e 5b illustrano due possibili configurazioni del sistema di auto-bilanciamento presente sull’unità mobile indipendente;

• Le figure 6a e 6b sono delle viste prospettiche relative all’organo lavorante;

• La figura 6c mostra sempre in vista prospettica un particolare di figura 6b relativo al meccanismo di setacciatura;

• La figura 6d mostra in sezione l’organo lavorante in cui à ̈ visibile la relativa catena cinematica;

• La figura 7a illustra la macchina con organo lavorante nella sua posizione di riposo;

• La figura 7b illustra la macchina con organo lavorante nella sua posizione di lavoro;

• La figura 7c illustra la macchina in configurazione di svuotamento del cassone di raccolta;

• La figura 7d illustra la macchina con organo lavorante nella sua posizione di equilibrio stabile;

• La figura 8 illustra un diagramma di flusso inerente una preferibile sequenza di istruzioni di controllo della macchina; In figura 1 , si possono notare gli elementi specifici fondamentali caratteristici della presente invenzione (1 ) che sono, in primo luogo, l’unità mobile indipendente (2), meglio dettagliata nelle figure 3a e 3b, e l’organo lavorante (3), meglio dettagliato nelle figure 6a e 6b.

In figura 1 , sono altresì visibili i pannelli fotovoltaici (4), posizionati preferibilmente sul tettuccio (5) dell’unità indipendente (2), e i pannelli fotovoltaici (6), posizionati preferibilmente 400 sul tettuccio (7) dell’organo lavorante (3); detti pannelli fotovoltaici sono preferibilmente destinati alla generazione di energia elettrica per la ricarica delle batterie elettriche. Nella medesima figura 1 , à ̈ altresì possibile notare la presenza dei sensori di prossimità e/o di urto e/o di contatto (8), meglio dettagliati in figura 2; detti sensori hanno il compito di preservare la macchina (1 ), specifica di codesta invenzione, da eventuali urti contro persone e/o oggetti presenti nell’ambiente di lavoro. Detti sensori inviano un impulso elettrico codificato al sistema di unità centrale di elaborazione comunicando periodicamente il valore della distanza che intercorre tra gli oggetti e/o le persone presenti nell’area di lavoro della macchina e la macchina stessa: come specificato nel diagramma di flusso 1 , rappresentato in figura 8, se il valore della distanza rilevato à ̈ inferiore o uguale al valore della distanza di sicurezza impostato preventivamente, l’unità centrale di elaborazione invia un segnale al sistema di controllo dei motori adibiti alla locomozione dell’unità mobile indipendente (2) al fine di arrestarli immediatamente e, preferibilmente, in corrispondenza di tale evento, può anche essere emesso un segnale acustico e/o vocale per richiamare l’attenzione dell’operatore; tale sequenza di istruzioni indica una tipica operazione che viene eseguita in presenza della rilevazione di un possibile ostacolo, tuttavia, possono essere possibili sequenze di istruzioni diverse quali quelle inerenti l’aggiramento autonomo dell’ostacolo per preservare la traiettoria di lavoro impostata.

In figura 2, à ̈ illustrata una preferibile dislocazione dei sensori di urto e/o di prossimità e/o di contatto (8), dei sensori di inclinazione e/o inerziali e/o giroscopici (9) e dei sensori rilevatori di presenza di liquidi (10) necessari per eseguire i controlli di sicurezza attivi sulla macchina durante le fasi di lavoro; in particolare, il sensore (9), preferibilmente di inclinazione, à ̈ adoperato dall’unità centrale di elaborazione per eseguire il controllo di auto-bilanciamento della macchina in funzione dell’angolo di pendenza del terreno.

I sensori rilevatori di presenza di liquidi (10) sono utilizzati per verificare la vicinanza della macchina (1 ) a luoghi con presenza di liquidi, in particolare l’acqua di mare, potenzialmente pericolosa; detti sensori eseguono periodicamente la verifica della presenza di liquidi e/o acqua di mare in prossimità e/o in corrispondenza dell’area di lavoro della macchina (1) e, in caso di verifica con esito positivo, inviano un segnale elettrico di comunicazione al unità centrale di elaborazione che avvia un’opportuna sequenza di istruzioni software, come mostrato nel diagramma di flusso 1 , al fine di preservare l’integrità dei meccanismi di funzionamento e/o mettere in sicurezza la macchina (1 ) e/o allertare l’operatore; preferibilmente, l’unità centrale di elaborazione può avviare una sequenza di istruzioni software dirette ad azionare il sistema di locomozione per spostare la macchina (1 ) verso una possibile area di lavoro sicura in totale autonomia.

Come à ̈ possibile notare dalla dislocazione dei sensori di urto e/o di contatto e/o di prossimità (8) e dei sensori di rilevamento di presenza di acqua (10), questi sono posizionati su tutti e quattro i bordi della macchina (1 ) allo scopo di poter fornire all’unità centrale di elaborazione la possibilità di stabilire il lato interessato dalla segnalazione.

La figura 3a mostra il vano (14) in cui trova alloggiamento l’unità centrale di elaborazione per la gestione dei motori elettrici, degli attuatori lineari, della sensoristica, dell’energia fotovoltaica e in genere di tutti i meccanismi che compongono la macchina (1 ) nella sua interezza. Detta unità centrale di elaborazione prevede possibilmente la presenza di un sistema di riciclo e recupero dell’energia durante la locomozione, un sistema di protezione dai guasti per i motori elettrici, un sistema di posizionamento e autocalibratura per gli attuatori lineari. All’interno del vano (14) à ̈ altresì presente una cassa acustica necessaria per le segnalazioni vocali generate dall’unità centrale di elaborazione.

In figura 3b, vi à ̈ una rappresentazione assonometrica dell’unità mobile indipendente sprovvista di carena di copertura e anche del vano (14) in cui sono visibili i motori elettrici in corrente continua (12) e (13) che formano preferibilmente un sistema di trazione differenziale e possibilmente sono azionati insieme per eseguire tutte le operazioni di locomozione della macchina (1); detti motori in corrente continua (12) e (13) possono essere azionati entrambi per ruotare nella stessa direzione per eseguire operazioni di locomozione in avanti o indietro oppure possono essere azionati ciascuno in direzione contraria per eseguire manovre di sterzata sul posto o in movimento che possono essere altresì ottenute regolando opportunamente le velocità di rotazione dei due motori (12) e (13) in modo separato e nella stessa direzione. Detti motori possono anche essere equipaggiati, preferibilmente, con dei sensori di Hall e/o degli encoder per la lettura del numero di giri effettuati da ciascun motore al fine di ottimizzare la distanza di lavoro percorsa e ottenere informazioni di tipo statistico e prestazionale durante l’esecuzione di processi di lavoro autonomi e/o telecontrollati dall’operatore. Dalla figura 3b si nota anche la presenza della rotaia (15), solidale al telaio (27) dell’unità mobile indipendente (2) su cui à ̈ libero di traslare il gruppo mobile (16) meglio descritto in figura 4.

Nella parte posteriore della trattrice, in figura 3b, à ̈ visibile un sistema, denominato in seguito attacco sollevatore, costituito da due aste (22), (23) e dallo stelo di un attuatore lineare elettrico (24), rispettivamente dotati delle cerniere a, b, c di fissaggio a cui à ̈ collegata la piastra (25) predisposta per il collegamento dell’organo lavorante (3) alla trattrice. Le due aste (22, 23) sono posizionate inferiormente e solidali al telaio della trattrice (27), mentre lo stelo dell’attuatore lineare elettrico (24) à ̈ posizionato superiormente e ha il compito di sollevare/abbassare la piastra (25) anche con organo lavorante (3) ad essa collegato.

Detta piastra (25) presenta due sedi, per l’inserimento di perni sfilabili non rappresentati in figura 3b, denominate con le lettere d, e, e due attacchi denominati con la lettera f che si accoppiano rispettivamente con le sedi g, h, i, presenti sulla piastra (26), in figura 6a, in dotazione all’organo lavorante (3) e opportunamente sagomata in modo tale che nelle fasi di sterzata della macchina (1 ) venga permessa una rotazione relativa, intorno al giunto individuato con la lettera I di figura 6a, necessaria a distribuire le forze in gioco senza avere repentini sovraccarichi delle parti critiche interessate.

L’attacco sollevatore descritto in dotazione all’unità mobile indipendente (2) ha lo scopo principale di accoppiare e sostenere l’organo lavorante (3) alla trattrice equilibrandone la massa e la spinta verticale che esso esercita sul terreno. Tale attacco sollevatore consente, inoltre, di accoppiare differenti organi lavoranti (con dimensioni e/o compiti differenti), ognuno dei quali opportunamente studiato per assolvere un determinato compito agevolando l’operazione di accoppiamento/disaccoppiamento dell’unità mobile indipendente (2) con l’organo lavorante (3) dal momento che l’unità mobile indipendente (2) à ̈ stata ideata con l’intento di renderla notevolmente versatile anche in campi di utilizzo diversi da quelli trattati in questo brevetto.

La figura 4 illustra il gruppo mobile (16), secondo una forma preferita di realizzazione del sistema di bilanciamento dinamico del equilibrio della macchina (1 ), che comprende un vano batterie (17), in cui sono alloggiate le batterie elettriche (18), opportunamente sagomato in modo da scorrere liberamente lungo una rotaia (15) preferibilmente con l’ausilio di opportune ruote (19) e dotato di fissaggio (20) all’attuatore lineare elettrico (11 ). La rotaia (15) à ̈ caratterizzata preferibilmente da un profilo a C in modo da impedire che il gruppo mobile (16) abbia movimenti perpendicolari rispetto a essa. L’elemento (21) visibile nella figura 4 à ̈ preferibilmente impiegato per il bloccaggio delle batterie elettriche (18), rispetto al vano batterie (17), dotate vantaggiosamente di isolatore elettrico - non rappresentato in figura - almeno sul polo positivo per evitare pericoli di corto circuito.

La movimentazione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (11 ) induce un moto di trascinamento del gruppo mobile (16) seguendo la traiettoria determinata dalla rotaia (15). In particolare, in figura 5a, à ̈ rappresentata la configurazione del sistema in cui il gruppo mobile (16) à ̈ in posizione di fine corsa superiore A: in tale configurazione, il gruppo mobile (16) risulta spostato verso l’estremità anteriore della macchina (1 ) producendo un effetto di zavorra anteriore dato dal peso della batterie elettriche (18). Tale configurazione à ̈ richiesta ogniqualvolta si abbia la necessità di ottenere una disposizione delle masse che non generi fenomeni di slittamento del unità mobile indipendente (2) - fenomeno accentuato quando la macchina (1 ) affronta salite o in condizioni di sollevamento dell’organo lavorante (3) ad essa collegato - garantendone la massima aderenza al suolo e il minimo sforzo di trazione facendo diminuire i consumi elettrici legati alla locomozione.

In figura 5b, à ̈ rappresentato la configurazione del sistema in cui il gruppo mobile (16) à ̈ in posizione di fine corsa inferiore B: in tale configurazione, viene annullato l’effetto di zavorratura anteriore. Tale configurazione à ̈ richiesta ogniqualvolta si abbia la necessità di ottenere una disposizione delle masse che non generi fenomeni di impuntamento dell’unità mobile indipendente (2) - fenomeno accentuato quando la macchina (1 ) affronta discese o in assenza dell’organo lavorante (3) - garantendo, anche in questo caso, la massima aderenza al suolo e il minimo sforzo di trazione facendo, quindi, diminuire i consumi elettrici legati alla locomozione.

In figura 6b, à ̈ visibile una panoramica di tutte le catene cinematiche che governano l’organo lavorante (3) di cui la macchina (1 ) à ̈ dotata.

Il meccanismo di setacciatura scelto nell’ambito di codesta invenzione e dettagliato in figura 6c, si compone essenzialmente di un assieme denominato in seguito setaccio (28), costituito da un telaio (29) su cui à ̈ alloggiata la griglia (30), collegato a cerniera tramite 4 bracci (31 , 32, 33, 34) uguali e paralleli, ad una ulteriore struttura di sostegno (35), dotata anteriormente di una lama raccoglitrice (36), incernierata a sua volta nella parte posteriore alla struttura portante (37) dell’organo lavorante (3) nei punti m e n tramite boccole anti-vibranti e/o cuscinetti mentre nella parte anteriore à ̈ connessa all’ attuatore lineare elettrico (38) mediante l’attacco (39). Detto attuatore (38) comanda la rotazione della struttura di sostegno (35) del vaglio, rispetto ai punti m e n, e la conseguente variazione di profondità di scavo X della lama raccoglitrice (36) dell’organo lavorante (3).

Detta lama ha la funzione di far confluire il materiale raccolto sulla griglia (30).

I bracci (31 ) e (33) sono tra loro connessi da un elemento tubolare (40) dotato di un supporto (41 ). L’oscillazione di tale supporto rispetto ad un asse di rotazione Z coincidente con l’asse del tubolare (40), determina la movimentazione in maniera alternata del setaccio rispetto alla struttura di sostegno (35).

Preferibilmente, in una forma di realizzazione, le cerniere dei bracci (31 , 32, 33, 34), possono essere realizzate mediante cuscinetti o boccole anti-vibranti mentre la griglia (30) può essere realizzata con un profilo a dente di sega.

La figura 6d consente di analizzare in modo particolareggiato la catena cinematica relativa alla movimentazione del setaccio ad opera del motore rotativo a corrente continua (42) fissato sulla struttura portante (37). Analizzando l’andamento di tale catena cinematica si osserva come tramite la boccola eccentrica, non rappresentata in figura, calettata sull’asse del motore (42), viene mossa in maniera alternata la barra (43) che, fulcrata sul perno (44), produce la movimentazione del supporto (41) solidale al tubolare (40) e la conseguente oscillazione del setaccio di vagliatura (28).

A causa della vibrazione del sistema di vagliatura, il materiale raccolto attraverso l’affondamento della lama raccoglitrice (36), si distribuisce su tutto il piano della griglia (30) e, dato il profilo di detta griglia (30), solo il materiale di dimensione superiore alla luce della maglia avanzerà a saltelli verso il cassone di raccolta (45), vantaggiosamente collocato nella parte terminale dell’organo lavorante (3), e il cui fondo à ̈ dotato di sistema di apertura a cerniera la cui apertura/chiusura à ̈ comandata da un attuatore elettrico lineare (46) vantaggiosamente posizionato all’interno dell’area di ingombro complessivo della struttura portante (37) dell’organo lavorante (3). Come si evince dalle figure descritte l’organo lavorante (3) presenta direttamente gli attuatori a bordo quindi non necessita di presa di forza da parte della trattrice, né meccanica- escludendo quindi la presenza del giunto cardanico- né idraulica.

Secondo la forma di realizzazione preferita per la costruzione della macchina (1 ), la posizione di organo lavorante (3) a riposo corrisponde alla posizione di organo lavorante (3) completamente sollevato - cioà ̈ ritraendo lo stelo dell’attuatore lineare elettrico (24) preferibilmente verso il suo fine corsa inferiore - così come evidenziato dalla figura 7a, mentre, la posizione di lavoro corrisponde a quella con organo lavorante (3) in appoggio al suolo -mediante estrazione preferibilmente fino al fine corsa superiore dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (24) - e affondamento della lama raccoglitrice (36) ad una data profondità X mediante azionamento dell’attuatore lineare elettrico (38) come mostrato in figura 7b.

Per essere mantenuta l’efficienza di pulizia, tuttavia, à ̈ utile dotare la macchina (1 ) di una procedura automatica di auto-livellamento della lama raccoglitrice (36) che correla la profondità X voluta, corrispondente a quella di macchina (1 ) operante su suolo orizzontale come in figura 7b, con l'inclinazione letta mediante il sensore di inclinazione (9). A tal fine l’unità centrale di elaborazione decrementa il valore della profondità di scavo, nel caso in cui la macchina (1 ) stia affrontando una operazione di pulizia in salita, di un valore proporzionale all’entità di inclinazione letta dall’apposito sensore (9). Viceversa, l’unità centrale di elaborazione incrementa il valore della profondità di scavo nel caso in cui la macchina (1) stia affrontando una operazione di pulizia in discesa. La costante di proporzionalità, intrinseca della macchina (1 ), à ̈ specificata all’interno delle routine eseguite dall’unità centrale di elaborazione.

Le routine eseguite dall’unità centrale di elaborazione contengono anche la sequenza di istruzioni necessarie ad operare lo svuotamento del cassone di raccolta (45). In particolare, partendo dalla posizione di lavoro di figura 7b l’organo lavorante (3) viene portato nella posizione di riposo (figura 7a). Dalla configurazione raggiunta, si procede all’apertura del cassone di raccolta (45) comandando l’estrazione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (46) preferibilmente fino al relativo fine corsa superiore. La configurazione raggiunta à ̈ quella di figura 7c. Percorrendo le due operazioni a ritroso, ovvero chiusura del cassone di raccolta (45) e abbassamento dell’organo lavorante (3), la macchina (1 ) viene riportata nelle condizioni di lavoro.

Un preferibile funzionamento del sistema appena descritto à ̈ riportato nel seguito come evidenziato anche nel diagramma di flusso 1 di figura 8.

Nella fase di avvio, la macchina (1 ) esegue una sequenza di istruzioni per la verifica dell’integrità del sistema e, in particolare, la verifica del corretto funzionamento dei sensori di urto e/o di prossimità e/o di contatto (8) oltre alla verifica dello stato di carica delle batterie elettriche (18).

Nel caso in cui l’unità centrale di elaborazione rilevi un guasto ad uno dei sistemi di sicurezza, viene generata un’eccezione ed emessa una segnalazione acustica e/o visiva e la macchina (1 ) rimane in una situazione di stallo in attesa di un intervento di manutenzione.

Nel caso in cui la procedura di verifica abbia un esito positivo, l’unità centrale di elaborazione effettua il controllo del baricentro della macchina (1 ) acquisendo e processando opportunamente la lettura del rilevatore di inclinazione (9) verificando che la macchina (1 ) sia nella configurazione di equilibrio stabile (figura 7d) cioà ̈ su piano perfettamente orizzontale rappresentato dalla linea tratteggiata, con organo lavorante (3) in posizione di lavoro e con lama raccoglitrice (36) che non affonda nel terreno.

In questa configurazione, l’unità centrale di elaborazione assume che il valore di inclinazione acquisito sia pari a zero. A questo punto, se la verifica ha esito negativo e il valore processato a seguito della lettura risulta maggiore rispetto a quello corrispondente alla configurazione di equilibrio stabile, l’unità centrale estende gradualmente lo stelo dell’attuatore lineare elettrico (11 ), nel caso in cui non sia già stato raggiunto il relativo fine corsa superiore (figura 5a), al fine di traslare in avanti il gruppo mobile (16) sino al raggiungimento della configurazione di equilibrio stabile come evidenziato in figura 7d; se il valore processato a seguito della lettura risulta minore rispetto a quello corrispondente alla configurazione di equilibrio stabile, l’unità centrale di elaborazione ritrae gradualmente lo stelo dell’attuatore lineare elettrico (1 ) al fine di traslare indietro il gruppo mobile (16), nel caso in cui non sia già stato raggiunto il relativo fine corsa inferiore (figura 5b), sino al raggiungimento della configurazione di equilibrio stabile come evidenziato in figura 7d. Nel caso in cui l’attuatore lineare elettrico (1 ) sia nei punti di fine corsa superiore o inferiore e non sia stata ancora raggiunta la configurazione di equilibrio stabile e il valore processato a seguito della lettura sia ancora diverso da quello preimpostato, l’unità centrale di elaborazione salta la procedura di verifica del bilanciamento e procede alla verifica della presenza di comandi di telecontrollo.

Se la verifica del bilanciamento della macchina (1 ) ha esito positivo, l’unità centrale di elaborazione si mette in attesa di comandi di telecontrollo; se non vengono ricevuti comandi per un intervallo di tempo superiore a 50ms, l’unità centrale non esegue alcun comando di movimentazione e/o di azionamento dei meccanismi e si rimette in attesa di comandi e/o istruzioni utili. Se l’unità centrale di elaborazione riceve, invece, dei comandi di telecontrollo a intervalli di tempo inferiori a 50ms e questi sono inerenti a istruzioni di locomozione, allora viene avviata la procedura per la verifica di possibili collisioni con persone e/o oggetti all’interno dell’area di lavoro della macchina (1 ) tramite la lettura dei sensori di prossimità e/o di urto e/o di contatto (8); se l’unità centrale di elaborazione stabilisce una possibile collisione con un oggetto e/o una persona nel senso di marcia specificato dal comando di telecontrollo ricevuto verifica la presenza di eventuali routine di movimentazione autonoma e, nel caso queste siano presenti, l’unità centrale di elaborazione le esegue in modo da aggirare l’ostacolo nel senso di marcia interessato e ripristinare la traiettoria di lavoro impostata dall’operatore; nel caso in cui non siano specificate delle routine di movimentazione autonoma, l’unità centrale di elaborazione impedisce ulteriori spostamenti della macchina (1) nel senso di marcia che interessa l’ostacolo consentendo, allo stesso tempo, di effettuare spostamenti di tipo diverso al fine di posizionare la macchina (1 ) in una zona di lavoro priva di eventuali ostacoli. In ogni caso, una volta rilevato un possibile ostacolo, in presenza di routine di movimentazione autonoma o meno, l’unità centrale di elaborazione può generare una segnalazione acustica e/o vocale e/o visiva a scopo informativo e/o precauzionale. Se non si rilevano ostacoli lungo la direzione indicata dai comandi di telecontrollo, l’unità centrale di elaborazione interroga i sensori di rilevamento della presenza di acqua (10) per verificare che la macchina (1 ) non si stia avvicinando ad una zona pericolosa nel senso di marcia specificato dal comando di telecontrollo ricevuto; nel caso in cui vengano rilevate delle zone pericolose, l’unità centrale di elaborazione verifica la presenza di eventuali routine di movimentazione autonoma e, nel caso queste siano presenti, l’unità centrale di elaborazione le esegue in modo da aggirare la zona pericolosa nel senso di marcia interessato e ripristinare la traiettoria di lavoro impostata dall’operatore; nel caso in cui non siano specificate delle routine di movimentazione autonoma, l’unità centrale di elaborazione impedisce ulteriori spostamenti della macchina (1) nel senso di marcia che interessa la zona con presenza di acqua consentendo, allo stesso tempo, di effettuare spostamenti di tipo diverso al fine di posizionare la macchina (1 ) in una zona di lavoro priva di eventuali zone a rischio. In ogni caso, una volta rilevata una possibile zona con presenza di acqua, in presenza di routine di movimentazione autonoma o meno, l’unità centrale di elaborazione può generare una segnalazione acustica e/o vocale e/o visiva a scopo informativo e/o precauzionale.

Nel caso in cui non si rilevi né la presenza di ostacoli come persone e/o oggetti né la presenza di acqua, l’unità centrale di elaborazione trasferisce direttamente i comandi del telecontrollo alle routine di locomozione per muovere la macchina (1 ) lungo il senso di marcia indicato; se l’unità centrale di elaborazione stabilisce che il comando di movimentazione riguarda un’istruzione di sterzata sul posto o a stretto raggio in condizioni di macchina (1) in posizione di lavoro, avvia la procedura di sterzata assistita comandando l’attuatore lineare elettrico (24) al fine di sollevare l’organo lavorante (3) abbassandolo alla fine della manovra.

Se le istruzioni ricevute tramite il telecontrollo si riferiscono, invece, a dei comandi per razionamento del sistema di vagliatura, l’unità centrale di elaborazione verìfica se il comando riguarda l’azionamento del motore elettrico in corrente continua (42) che determina il moto di vagliatura. In questo caso, l’unità centrale trasferisce l’istruzione direttamente alla routine di avvio dell’operazione di vagliatura e porta l’organo lavorante (3) nella configurazione di lavoro, altrimenti, porta l’organo lavorante (3) nella posizione di riposo.

Se il sistema di vagliatura viene messo in funzione, in mancanza del settaggio di una nuova profondità di scavo desiderata tramite telecontrollo, l’unità centrale di elaborazione prende in considerazione il valore precedentemente impostato. In base alla profondità di scavo e al valore letto dal sensore di inclinazione (9), l’unità centrale di elaborazione avvia la routine di auto-livellamento della lama raccoglitrice (36),

Ogniqualvolta l’operatore chiama la procedura di svuotamento del cassone di raccolta (45), l’unità centrale di elaborazione provvede ad eseguire le operazioni di sollevamento dell’organo lavorante (3) portandolo in configurazione di riposo e comandando l’estensione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (46) per operare l’apertura completa del cassone di raccolta (45); a svuotamento avvenuto, l’operatore può invocare la procedura inversa che comporta la chiusura del cassone di raccolta (45) tramite la ritrazione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (46). In ogni caso, à ̈ sempre possibile comandare separatamente l’apertura/chiusura del cassone di raccolta (45) e il sollevamento/abbassamento dell’organo lavorante (3).

Si à ̈ così mostrato che il sistema automatizzato per la pulizia della spiaggia e/o di terreni sabbiosi descritto secondo la presente invenzione raggiunge gli scopi e i compiti prefissati.

In particolare, si à ̈ illustrato come il sistema della presente invenzione consenta di automatizzare il processo di auto-bilanciamento, di autolivellamento della lama di carico, di sterzata assistita e di svuotamento automatizzato facendo uso di un sistema ecocompatibile in quanto interamente alimentato ad energia elettrica anche tramite fonti di energia rinnovabile risolvendo i problemi che affliggevano i sistemi di tipo noto.

In particolare, si evince che l’unità mobile indipendente (2) facente parte della macchina (1 ), in una diversa configurazione, sia adatta ad essere utilizzata con altri tipi di organi lavoranti senza la necessità di ulteriori modifiche risultando per questo estremamente versatile. Ancora, appare evidente che il sistema secondo la presente invenzione à ̈ ulteriormente versatile in quanto in grado di impiegare organi lavoranti per la vagliatura aventi differenti forme e dimensioni senza necessitare alcuna modifica.

Numerose modifiche possono essere effettuate dall’esperto del ramo senza uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione. L’ambito di protezione delle rivendicazioni, quindi, non deve essere limitato dalle illustrazioni o dalle forme di realizzazione preferite mostrate nella descrizione in forma di esempio, ma piuttosto le rivendicazioni devono comprendere tutte le caratteristiche di novità brevettabile deducibili dalla presente invenzione, incluse tutte le caratteristiche che sarebbero trattate come equivalenti dal tecnico del ramo. Non a caso, l’unità mobile indipendente à ̈ stata progettata con l’intento di renderla notevolmente versatile mediante l’adozione di differenti organi lavoranti (con dimensioni e/o compiti differenti), ognuno dei quali opportunamente studiato per assolvere un determinato compito. Allo stesso tempo, à ̈ stato realizzato un sistema di attacco rapido per agevolare l’operazione di accoppiamento/disaccoppiamento dell’unità mobile indipendente con l’organo lavorante.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1. Macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) automatizzata preferibilmente a trazione elettrica differenziale telecontrollata, costituita da una unità mobile indipendente (2) e da un organo lavorante (3) ad essa accoppiato, caratterizzata da un sistema di auto-bilanciamento delle masse (11 , 16), da un sistema di pulizia auto-livellante (36, 38), da un sistema di sterzata assistita, da un sistema di svuotamento automatico (45, 46) del cassone di raccolta (45) e da un sistema di segnalazione vocale i cui azionamenti sono controllati e coordinati da una unità centrale di elaborazione in funzione anche dei dati ricevuti da uno o più sensori di prossimità e/o di urto e/o di contatto (8) e da uno o più sensori di rilevazione di presenza di acqua (10) e da un sensore di inclinazione (9) di cui detta macchina (1 ) à ̈ dotata; 2. Unità mobile indipendente (2) secondo la rivendicazione precedente dotata di una rotaia (15) su cui à ̈ libero di traslare il gruppo mobile (16), possibilmente con l’ausilio di opportune ruote (19) , comprendente un vano batterie (17), in cui sono alloggiate le batterie elettriche (18). Detta rotaia (15) à ̈ caratterizzata preferibilmente da un profilo a C in modo da impedire che il gruppo mobile (16) abbia movimenti perpendicolari rispetto ad essa. 3. Unità mobile indipendente (2) secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata da un sistema di auto-bilanciamento comprendente, un attuatore lineare elettrico (11 ) che movimenta un gruppo mobile (16), da uno o più sensori di inclinazione e/o inerziali e/o giroscopici (9) posizionati a bordo dell’unità mobile indipendente (2) in grado di rilevare l'inclinazione e/o la posizione del centro di massa della unità mobile indipendente (2) rispetto al inclinazione del terreno e/o alla posizione di equilibrio preimpostata ed una unità centrale di elaborazione in grado di comandare e di coordinare l’azionamento dell’attuatore lineare elettrico (1 ), e quindi la movimentazione del gruppo mobile (16), in funzione della lettura dell'inclinazione mediante detti sensori di inclinazione e/o inerziali e/o giroscopici (9); 4. Macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata da un organo lavorante (3) assistito elettricamente e dotato di lama raccoglitrice (36) la cui movimentazione à ̈ comandata da un attuatore lineare elettrico (38) e di cassone di raccolta (45) la cui apertura à ̈ comandata da un attuatore lineare elettrico (46); 5. Metodo per l'auto-livellamento della lama raccoglitrice (36) in dotazione alla macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) di cui una possibile realizzazione à ̈ descritta nelle rivendicazioni 1 e 4. Detta macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) può essere impostata per far scavare la lama raccoglitrice (36) ad una data profondità desiderata X, rispetto ad un valore di pendenza del terreno pari a zero. In corrispondenza di un valore positivo o negativo della pendenza del terreno, l’unità centrale di elaborazione comanda la movimentazione della lama raccoglitrice (36) per mezzo dell’attivazione dell’attuatore lineare elettrico (38) correlando la profondità di scavo X voluta con l’inclinazione letta preferibilmente mediante il sensore di inclinazione (9). 6. Metodo per lo svuotamento automatizzato del cassone di raccolta (45), in dotazione all’organo lavorante (3) applicato alla macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) di cui una possibile realizzazione à ̈ descritta nelle rivendicazioni 1 e 4. In corrispondenza del comando di svuotamento del cassone di raccolta (45), impartito all’unità centrale di elaborazione, il metodo comprende le seguenti due fasi: sollevamento dell’organo lavorante (3) ottenuto mediante il comando, da parte dell’unità centrale di elaborazione, di ritrazione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (24); apertura completa del cassone di raccolta (45) ottenuto comandando, mediante l’unità centrale di elaborazione, l’estensione dello stelo dell’attuatore lineare elettrico (46). 7. Metodo di guida assistita per l’unità mobile indipendente (2) basato preferibilmente sulla lettura ciclica da parte dell’unità centrale di elaborazione dei valori ricevuti dai sensori di prossimità e/o di urto e/o di contatto (8) e dai sensori rilevatori di presenza di liquidi (10); al rilevamento di un possibile urto o collisione con un oggetto e/o una persona o al avvicinamento ad una zona con presenza di liquidi, l’unità centrale di elaborazione arresta immediatamente le funzioni di locomozione in tutte le direzioni o, preferibilmente, solo nel senso di marcia della macchina (1) oppure può avviare una sequenza di istruzioni per l’aggiramento automatico dell’ostacolo o per l’allontanamento dalla zona di pericolo al fine di preservare l’integrità della macchina (1). 8. Macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) secondo una delle rivendicazioni 1 , 2, 3 e 4 caratterizzata dal fatto di prevedere un sistema fotovoltaico di generazione di energia elettrica; 9. Macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1) secondo una delle rivendicazioni 1 ,2,3 e 4 caratterizzata dal fatto che detto sistema fotovoltaico di generazione di energia elettrica prevede il posizionamento di pannelli fotovoltaici sulla carrozzeria del veicolo, preferibilmente sulla parte superiore della carrozzeria dell’unità mobile indipendente (2) e/o dell’organo lavorante (3); 10. Macchina per la vagliatura di terreni sabbiosi (1 ) secondo una delle rivendicazioni 1 , 2, 3 e 4 caratterizzata da un sistema di segnalazione vocale a scopo informativo e/o precauzionale azionato dall’unità centrale di elaborazione in funzione di alcuni stati della macchina (1 ).