ITMC20090131A1 - Dispositivo montascale mobile. - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO MONTASCALE MOBILE†.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un dispositivo montascale mobile, di tipo universale a ruote.

Nell’assistenza agli invalidi e nelle attività lavorative o meno che prevedono lo spostamento di oggetti, possono presentarsi delle condizioni che possono mettere a rischio la sicurezza di cose e persone coinvolte.

Una di queste situazioni à ̈ sicuramente il trasporto di persone con ridotta abilità motoria o carichi lungo percorsi che prevedono un cambio di livello costituito da scale.

Il trasporto di persone o cose su scale, quando non sono presenti strutture fisse come montascale fissi o impianti e attrezzature similari, se affidato solamente alla forza e all’abilità dell’operatore, costituisce un elemento di rischio notevole per l’operatore stesso, per la persona o le cose trasportate ed anche per le persone e cose nelle vicinanze, a causa principalmente della possibile perdita di equilibrio e dello sforzo eccessivo richiesto all’operatore.

Sul mercato da tempo sono presenti prodotti, cosiddetti “montascale mobili†, che fanno da ausilio al trasporto cose e/o persone su scale allo scopo di:

- diminuire lo sforzo richiesto all’operatore;

- aumentare la stabilità della persona e/o del carico trasportato; e

- velocizzare le operazioni di trasporto.

Pertanto si può dire che un montascale mobile à ̈ un prodotto il cui obbiettivo à ̈ quello di agevolare il trasporto di carichi (siano essi cose o persone) da un piano all’altro attraverso un percorso a scale.

Tali prodotti per affrontare il percorso a scale possono adottare diverse soluzioni.

Una soluzione à ̈ quella di trasferire la forza motrice, usualmente fornita da un motore elettrico alimentato a batteria, ad un sistema a cingoli di gomma, i quali presentano una buona presa sulle scale e un buon attrito radente e stabilità.

Tuttavia hanno l’inconveniente di essere difficilmente manovrabili sui pianerottoli delle scale e sui percorsi piani antecedenti o conseguenti le scale, ed anche un'oggettiva difficoltà di manovra nei percorsi curvi.

A tale scopo sono stati sviluppati dei meccanismi alternativi ai cingoli.

Tali meccanismi si basano sull’utilizzo di due ruote di appropriato diametro su cui avviene lo spostamento orizzontale, senza difficoltà di manovre nei percorsi curvilinei. I montascale con ruote sono facilmente manovrabili in piano dall’operatore, senza l’utilizzo di forze motrici, o comunque necessitando di minore energia rispetto ai montascale a cingoli che presentano elevati attriti dovuti ai cingoli e ai sistemi di moto-riduzione.

Allo stato dell’arte attuale, il movimento di sollevamento/traslazione necessario per superare i dislivelli dell’alzata delle scale (e quindi permettere di affrontare tali percorsi) à ̈ realizzato attraverso due soluzioni:

1) Sistema di movimentazione realizzato tramite un doppio grappolo di ruote disposte con centri nei vertici di un triangolo. Quando ci si imbatte nell’alzata di un gradino, la ruota su cui sta avvenendo il movimento si imbatte contro l’alzata, avviene una rotazione rispetto all’asse posto al centro del triangolo, e la ruota immediatamente sopra posta nel vertice più vicino del triangolo si prende carico del trasporto.

Questo comporta però l’inconveniente che il prodotto à ̈ utilizzabile con difficoltà su scale la cui alzata non sia inferiore al raggio della ruota o sia superiore all’altezza del centro del triangolo ai cui vertici sono poste le ruote.

2) Sistema di movimentazione realizzato tramite un appoggio/sollevatore azionato con meccanismo “biellamanovella†.

In questo caso il montascale mobile dispone di sue ruote fisse per la manovra ed il trasporto in piano. Quando le ruote incappano nel dislivello di un gradino, si aziona un apposito sistema.

Un motore elettrico viene azionato e trasmette forza motrice ad un asse orizzontale. L’asse orizzontale à ̈ collegato ad una manovella che aziona una biella con all’estremità un elemento di appoggio ad esempio in gomma. La biella discende, poggia sulla pedata al momento occupata dal montascale e solleva il montascale con il carico.

Nell’ultima parte della sua corsa, la biella effettua un movimento traslatorio che porta il montascale sulla pedata del gradino di arrivo ed infine si ritrae nella posizione iniziale di riposo.

Scopo della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo montascale mobile che sia affidabile, versatile e di semplice utilizzo per l'operatore.

Questo scopo à ̈ raggiunto in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il dispositivo montascale secondo l'invenzione comprende:

- un telaio provvisto di almeno una fiancata e una base sulla quale sono montati mezzi di supporto di un carico e mezzi di guida da parte dell'utilizzatore,

- rotelle montate girevoli nel telaio per rotolare sul terreno, e

- almeno una gamba collegata al telaio per passare da una posizione retratta in cui il telaio à ̈ supportato dalle rotelle che poggiano sul terreno ad una posizione estratta inferiormente dal telaio in cui solleva il telaio per superare l'altezza di un gradino,

- un motore elettrico montato in detto telaio, e

- mezzi di trasmissione atti a trasmettere il moto da detto motore elettrico a detta gamba.

I mezzi di trasmissione comprendono:

- un gruppo d'ingranaggi montati su almeno una di dette fiancate del telaio, in cui almeno un ingranaggio à ̈ azionato in rotazione da un pignone del motore elettrico, e

- almeno una trasmissione a catena ad anello senza fine trascinata in rotazione da detti ingranaggi e collegata a detta gamba.

Con il sistema di trasmissione ad ingranaggi e catena si evitano tutte le complicazioni presenti nei sistemi di trasmissione noti che prevedono un gruppo biella-manovella.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 Ã ̈ una vista in prospettiva illustrante il telaio del dispositivo montascale secondo l'invenzione;

la Fig. 2 Ã ̈ una vista frontale del dispositivo montascale di Fig. 1;

la Fig. 3 Ã ̈ una vista laterale illustrante gli ingranaggi disposti su una fiancata del dispositivo montascale di Fig. 1; la Fig. 4 Ã ̈ una vista laterale di una gamba del dispositivo montascale secondo l'invenzione;

la Fig. 5 Ã ̈ una vista laterale illustrante la gamba di Fig. 4, montata sugli ingranaggi di Fig. 3, in una situazione di massima elongazione verticale della gamba;

la Fig. 6 Ã ̈ una vista come Fig. 5, ma illustrante la situazione in cui la gamba ha eseguito un movimento rototraslatorio, per superare la pedata del gradino;

la Fig. 7 illustra cinque viste schematiche del dispositivo montascale secondo l'invenzione che, se lette da sinistra a destra e dall’alto verso il basso mostrano la sequenza rototraslatoria della gamba in fase di salita, e se lette in senso opposto, mostrano la sequenza roto-traslatoria della gamba in fase di discesa;

la Fig. 8 illustra sullo stesso disegno le gambe del dispositivo montascale, nelle posizioni della fase 3 e della fase 4 di Fig. 7, in cui la gamba nella fase 4 Ã ̈ stata mostrata a tratteggio;

la Fig. 9 Ã ̈ una vista laterale illustrante il dispositivo montascale completo, e

la Fig. 10 à ̈ una vista laterale illustrante il dispositivo montascale di Fig. 9 in una configurazione da carrozzina per disabile, in cui à ̈ illustrato il disabile e il conducente.

Con l'ausilio delle figure viene descritto il dispositivo montascale secondo l'invenzione, illustrato nelle Figg. 9 e 10 ed indicato complessivamente con il numero di riferimento (1).

Per ora con riferimento anche alle Figg. 1 e 2, il dispositivo montascale (1) comprende un telaio portante (2) avente una forma scatolata con sezione sostanzialmente ad "U" capovolta. Il telaio (2) comprende due fiancate (20) collegate da una base superiore (21). Sulla base (21) del telaio à ̈ montato un elemento di supporto (7) per supportare carichi. L'elemento di supporto (7) può essere ad esempio una carrozzina per disabili. Tuttavia l'elemento di supporto (7) può anche avere una forma diversa per supportare oggetti.

Sempre sulla base (21) viene montato un montante (8) che termina con un manubrio (80) atto ad essere afferrato da un utilizzatore che manovra il montascale (1).

Nella superficie rivolta verso l'interno di ciascuna fiancata (20) del telaio à ̈ montato un gruppo di ingranaggi (3). Gli ingranaggi sono disposti in modo simmetrico sulle due fiancate (20); pertanto, anche se in seguito si farà riferimento ad una sola fiancata (20), bisogna considerare che gli ingranaggi possono essere in coppie simmetriche sulle due fiancate.

Con riferimento anche a Fig. 3, il gruppo di ingranaggi (3) comprende un pignone (30) montato nella parete superiore e centrale della fiancata (20). Il pignone (30) à ̈ calettato ad un albero motore (A) che à ̈ messo in rotazione da un motore elettrico (M) disposto nella parete centrale e superiore del telaio (2). Il motore elettrico (M) à ̈ alimentato da una batteria sostituibile o ricaricabile.

Il pignone (30) ingrana contemporaneamente con due ruote dentate (31a, 31b) montate girevoli nella parte superiore della fincata del telaio, rispettivamente in una posizione anteriore e posteriore della fiancata. In seguito le ruote dentate (31a, 31b) verranno chiamate ruote dentate conduttrici. Inoltre la lettera (a) indicherà l'elemento disposto nella parte anteriore della fincata, mentre la lettera (b) indicherà l'elemento disposto nella parte posteriore della fiancata. I termini anteriore e posteriore si riferiscono ad un utente che spinge il montascale.

Sulle ruote dentate conduttrici (31a, 31b) sono calettate coassialmente due rispettive ruote dentate (32a, 32b) di minore diametro rispetto alle ruote dentate conduttrici (31a, 31b). In seguito le ruote dentate (32a, 32b) verranno chiamate ruote dentate superiori.

Nella parte inferiore della fiancata (20) sono montate altre due ruote dentate (33a, 33b) ad una certa distanza dalle ruote dentate superiori (32a, 32b). In seguito le ruote dentate (33a, 33b) verranno chiamate ruote dentate inferiori. Le ruote dentate inferiori (33a, 33b) hanno sostanzialmente lo stesso diametro di quelle superiori (32a, 32b).

In particolare, la ruota dentata inferiore e posteriore (33b) Ã ̈ montata girevole su un albero non girevole (B) che attraversa le fiancate (20) del telaio (Fig. 2) per essere collegato a due rotelle girevoli (R) disposte all'esterno delle fiancate del telaio, in modo che il telaio (2) possa essere supportato dalle rotelle (R). Chiaramente le rotelle (R) possono essere montate girevoli su un albero fissato al telaio e diverso da quello che supporta le ruote dentate inferiori e posteriori (33b).

Rispettivi mezzi di trasmissione a catena ad anello chiuso (4a, 4b) sono montati sulle ruote dentate superiori (32a, 32b) ed inferiori (33a, 33b) per trasmettere un movimento rotatorio dalle ruote dentate superiori (32a, 32b) a quelle inferiori (33a, 33b). In questo modo si definiscono una catena anteriore (4a) ed una catena posteriore (4b).

In ciascuna catena (4a, 4b) Ã ̈ montato un perno di collegamento (5a, 5b) che si estende verso l'interno, ortogonalmente rispetto alle fiancate (20).

In particolare, le catene (4a, 4b) sono regolate in modo che il perno (5a) della catena anteriore (4a) si trovi in leggero anticipo rispetto al perno (5b) della catena posteriore (4b). Tale anticipo viene fissato disponendo i perni (5a, 5b) in fase (cioà ̈ sullo stesso piano orizzontale) e facendo ruotare solo la ruota dentata conduttrice anteriore (31a), ad esempio, di tre denti rispetto al pignone (30). Come risultato, con riferimento a Fig. 3, i piani orizzontali passanti per l'asse dei perni (5a, 5b) sono distanziati di una distanza (S) tra loro che definisce appunto l'anticipo del perno anteriore (5a) rispetto al perno posteriore (5b).

Due ruote dentate intermedie (34a, 34b) sono montate nella fiancata (20) e disposte tra le rispettive ruote dentate superiori (32a, 32b) ed inferiori (33a, 33b). Le ruote dentate intermedie (34a, 34b) hanno lo stesso diametro delle ruote dentate superiori (32a, 32b) ed inferiori (33a, 33b). L'asse delle ruote dentate intermedie (34a, 34b) si trova spostato posteriormente rispetto alla retta che unisce i centri delle rispettive ruote dentate superiori (32a, 32b) ed inferiori (33a, 33b). In Fig. 3 con (∆) à ̈ stata indicata la distanza tra il centro della ruota dentata intermedia (34a) e la retta che unisce i centri delle ruote dentate superiore (31a) ed inferiore (33a).

In questo modo, le catene (4a, 4b) presentano una porzione sporgente posteriormente (40a, 40b) nel loro tratto posteriore, in corrispondenza delle ruote dentate intermedie (34a, 34b).

In Fig. 4 viene illustra una gamba (6) del dispositivo montascale. La gamba (6) presenta alla sua estremità inferiore un piede (60), costituito ad esempio da un elemento gommato, atto a poggiare sul terreno generando un certo attrito. Nella parte superiore della gamba (6) sono ricavati un'asola (61) ed un foro (62). L'asola (61) à ̈ disposta anteriormente rispetto al foro (62).

Come mostrato in Fig. 5, il perno di collegamento anteriore (5a) della catena anteriore (4a) viene inserito entro l'asola (61) della gamba, in modo da potere scorrere entro di essa. Il perno di collegamento posteriore (5b) della catena posteriore (4b) viene imperniato entro il foro (62) della gamba. In questo modo, la gamba (6) à ̈ collegata al telaio (2), tramite le catene anteriore (4a) e posteriore (4b). Anche se à ̈ stata illustrata una sola gamba (6) appare evidente che il dispositivo montascale, può prevedere due gambe solidali tra loro e collegate ai perni delle due fiancate.

In seguito, con particolare riferimento a Fig. 7, viene descritto il funzionamento del dispositivo montascale secondo l'invenzione.

In una situazione iniziale (Fase 1 di Fig. 7) le rotelle (R) poggiano e rotolano sul terreno, finché non vanno in battuta contro la parete verticale di un gradino (100). La gamba (6) à ̈ retratta entro il telaio (2) per non interferire con il terreno. Vale a dire, i perni di collegamento (5a, 5b) si trovano in una posizione superiore entro il telaio (2), come quella illustrata in Fig. 3.

Con riferimento a Fig. 3, azionando il motore elettrico (M), il pignone (30) ruota nella direzione della freccia (F1) e mette in rotazione le ruote dentate conduttrici (31a, 31b) nella direzione delle frecce (F2). Come risultato le catene (4a, 4b) ruotano nella direzione delle frecce (F3) e le ruote dentate inferiori (33a, 33b) ruotano nella direzione delle frecce (F4).

In questo modo i perni (5a, 5b) tendono a scendere verso il basso trascinando la gamba (6) che inizia a poggiare sul terreno e sollevare il telaio (2) in una direzione sostanzialmente verticale.

Come mostrato nella Fase 2 di Fig. 7, quando i perni (5a, 5b) sono a metà corsa di sollevamento del telaio, essi arrivano in corrispondenza delle ruote dentate intermedie (34a, 34b). Conseguentemente nel passaggio dalla fase 1 alla fase 2, i perni (5a, 5b) percorrono un tratto inclinato di catena, allontanando il telaio dal gradino (100), in modo che il telaio non interferisca con lo spigolo del gradino che in genere à ̈ sporgente.

Nel prossimo tratto di salita del telaio (2), dalla fase 2 alla fase 3, il telaio continua a salire avvicinandosi al gradino (100), poiché i perni (5a, 5b) percorrono il tratto obliquo che va dalle ruote dentate intermedie (34a, 34b) alle ruote dentate inferiori (33a, 33b) che ha pendenza opposta rispetto al primo tratto obliquo che va dalle ruote dentate superiori 32a, 32b) a quelle intermedie (34a, 34b). Tale spostamento del telaio verso il gradino consente alle rotelle (R) di superare lo spigolo del gradino (100).

Pertanto la distanza (∆) tra il centro delle ruote dentate intermedie (34a, 34b) e la retta che unisce i centri delle rispettive ruote dentate superiori (31a, 31b) ed inferiori (33a, 33b) viene dimensionata in conformità alle dimensioni dello spigolo del gradino che si deve superare.

Nella Fase 3 di Fig. 7, la gamba (6) à ̈ nella situazione di massima elongazione verticale; infatti le rotelle (R) si trovano quasi al di sopra del livello della pedata del gradino (100). Tale situazione à ̈ illustrata in Fig. 5, in cui i due perni (5a, 5b) si trovano in corrispondenza della parte posteriore delle ruote dentate inferiori (33a, 33b).

A questo punto à ̈ necessario spostare il telaio (2) in avanti (verso il gradino), affinché le rotelle (R) si posizionino sopra la pedata del gradino (100), come illustrato nella Fase 4 di Fig. 7. Questa situazione à ̈ mostrata in Fig. 6, in cui i due perni (5a, 5b) hanno eseguito mezzo giro delle rispettive ruote dentate inferiori (33a, 33b) e si trovano in corrispondenza della parte anteriore delle ruote dentate inferiori (33a, 33b). Tale spostamento dei perni (5a, 5b) comporta una rotazione della gamba (6) ed una traslazione in avanzati del telaio (2) in modo che le rotelle (R) si dispongano sul gradino (100).

Come mostrato in Fig. 8, nel passaggio dalla fase 3 alla fase 4 di Fig. 7, il telaio (2) si sposta in avanti di una distanza Y = y1+y2

In cui

y1 = Φ = diametro primitivo della ruota dentata inferiore (33b)

y2 = L * sen(α)

in cui

L = lunghezza della gamba (6)

α = angolo di rotazione della gamba (6)

Con riferimento a Fig. 8: (X) indica l'asse della gamba nella fase 3; (X') indica l'asse della gamba nella fase 4; ed (α) à ̈ l'angolo compreso tra (X) ed (X').

Bisogna considerare che l'angolo (α) di rotazione della gamba à ̈ determinato proprio dal fatto che il perno anteriore (5a) si trova in anticipo rispetto al perno posteriore (5b) e dal fatto che il perno anteriore (5a) può scorrere entro l'asola (61) della gamba.

Infatti, se il perno anteriore (5a) fosse in fase (non in anticipo) con il perno posteriore (5b), lo spostamento in avanti del telaio sarebbe Y = y1 = Φ. Quindi bisognerebbe prevedere ruote dentate inferiori (33a, 33b) con un diametro (Φ) eccessivamente grande, in modo da consentire uno spostamento in avanti adeguato a superare un gradino.

Vantaggiosamente, l'anticipo del perno anteriore (5a) rispetto al perno posteriore (5b), cioà ̈ la distanza (S) tra i piani orizzontali passanti per l'asse dei perni (5a, 5b), à ̈ selezionata in conformità allo spostamento in avanti (Y) del telaio che si vuole ottenere ed in conformità al diametro (Φ) delle ruote dentate inferiori (33a, 33b).

In fine in Fig. 7 viene illustrata la fase 5 in cui la gamba (6) si ritrae dentro il telaio (2) (cioà ̈ il telaio (2) viene abbassato), poiché i perni (5a, 5b) percorrono il tratto anteriore che va dalle ruote dentate inferiori (33a, 33b) alle ruote dentate superiori (32a, 32b).

Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo montascale (1) comprendente: - un telaio (2) provvisto di almeno una fiancata (20) ed una base (21) sulla quale sono montati mezzi di supporto di un carico e mezzi di guida da parte dell'utilizzatore, - rotelle (R) montate girevoli nel telaio (2) per rotolare sul terreno, - almeno una gamba (6) collegata al telaio (2) per passare da una posizione retratta in cui il telaio (2) Ã ̈ supportato dalle rotelle (R) che poggiano sul terreno ad una posizione estratta inferiormente dal telaio in cui solleva il telaio (2) per superare l'altezza di un gradino (100), - un motore elettrico (M) montato in detto telaio, e - mezzi di trasmissione (3, 4a, 4b) atti a trasmettere il moto da detto motore elettrico a detta gamba (6), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione (3, 4a, 4b) comprendono: - un gruppo d'ingranaggi (3) montati su almeno una di dette fiancate (20) del telaio, in cui almeno un ingranaggio (3 la, 31b) Ã ̈ azionato in rotazione da un pignone (30) del motore elettrico (M), e - almeno una trasmissione a catena ad anello senza fine (4a, 4b) trascinata in rotazione da detti ingranaggi (3) e collegata a detta gamba (6), in cui detti mezzi di trasmissione a catena comprendono: - una catena anteriore (4a) che gira attorno ad almeno due ingranaggi (32a, 33a, 34a) nella parte anteriore di almeno una fiancata (20) del telaio, e - una catena posteriore (4b) che gira attorno ad almeno due ingranaggi (32b, 33b, 34b) nella parte posteriore di almeno una fiancata (20) del telaio; detta catena anteriore (4a) e detta catena posteriore (4b) comprendono rispettivamente un perno anteriore (5a) ed un perno posteriore (5b) imperniati a detta gamba (6).
2. 2) Dispositivo montascale (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto perno anteriore (5a) Ã ̈ in anticipo rispetto a detto perno posteriore (5b) con riferimento al verso di rotazione delle catene (4a, 4b) e detto perno anteriore (5a) essendo disposto scorrevole entro un'asola (61) ricavata in detta gamba (6).
3. 3) Dispositivo montascale (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti ingranaggi (3) su almeno una fiancata comprendono: - una ruota dentata anteriore superiore (32a) ed una ruota dentata anteriore inferiore (33a) sulle quali gira detta catena anteriore (4a), e - una ruota dentata posteriore superiore (32b) ed una ruota dentata posteriore inferiore (33b) sulle quali gira detta catena posteriore (4b).
4. 4) Dispositivo montascale (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le ruote dentate superiori (32a, 32b) sono calettate su rispettive ruote dentate conduttrici (3 la, 3 lb) di maggiore diametro che ingranano contemporaneamente in detto pignone (30) collegato all'albero motore (A) del motore elettrico (M).
5. 5) Dispositivo montascale (1) secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto di comprendere un albero (B) montato in modo non girevole nelle parte interiore delle fiancate del telaio sul quale sono montate girevoli dette ruote dentate posteriori inferiori (33b) e dette rotelle (R).
6. 6) Dispositivo montascale (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto di comprendere: - una ruota dentata intermedia anteriore (34a) disposta tra le ruote dentate anteriore superiore (32a) ed anteriore inferiore (33a), e > una ruota dentata intermedia posteriore (34b) disposta tra le ruote dentate posteriore superiore (32b) e posteriore inferiore (33b), in cui i diametri delle ruote dentate superiori, inferiori ed intermedie sono sostanzialmente uguali e l'asse di ciascuna ruota dentata intermedia (34a, 34b) si trova ad una distanza (Δ) rispetto alla retta che unisce i centri delle rispettive ruote dentate superiori (31 a, 3 lb) ed inferiori (33a, 33b). I