ITMI960767A1 - Sistema di sollevamemto ed abbassamento del supporto del carico di un carrello elevatore elettrico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un sistema di sollevamento ed abbassamento del supporto del carico di un carrello elevatore elettrico.

Nei carrelli elevatori elettrici per il sollevamento del carico è previsto un motore elettrico che aziona una pompa la quale invia fluido in pressione attraverso un circuito idraulico ad uno o più martinetti idraulici che muovono in salita il supporto, ad esempio le forche, su cui grava il carico.

Normalmente il motore elettrico che muove la pompa viene attivato solamente a due velocità, una normale e l'altra elevata, ed il compito di regolare finemente la velocità di salita delle forche è affidato ad un distributore idraulico che provvede a parzializzare il flusso di fluido in pressione inviato ai martinetti idraulici. L'operatore agisce su un'apposita leva di comando tramite la quale si attiva una delle due velocità del motore e si aziona il distributore: la posizione della leva di comando corrisponde alla velocità di salita richiesta.

La parzializzazione del flusso di fluido in pressione comporta generazione di calore e quindi dissipazione di energia. E' chiaro che una dissipazione di energia comporta una diminuzione della durata dello stato di carica degli accumulatori elettrici del carrello e quindi dell'autonomia del carrello stesso.

Per l'abbassamento del carico, agendo sulla leva di comando in senso opposto al precedente, il distributore collega a scarico il fluido inviato ai martinetti idraulici così da permettere la discesa per gravità delle forche.

In discesa si ha quindi uno spreco di energia cinetica che sarebbe viceversa molto importante recuperare .

Scopo della presente invenzione è di proporre un sistema di sollevamento ed abbassamento del supporto del carico di un carrello elevatore elettrico che consenta di eliminare la dissipazione e lo spreco di energia che avviene nei carrelli noti.

Tale scopo viene raggiunto mediante un sistema di sollevamento ed abbassamento del supporto del carico di un carrello elevatore, comprendente un motore elettrico alimentato da una sorgente ricaricabile di energia elettrica, una pompa azionata dal motore elettrico e comunicante con un serbatoio contenente fluido di azionamento, uno o più azionatori idraulici alimentati dalla pompa con il fluido di azionamento e vincolati al supporto del carico per il movimento in salita e discesa di detto supporto, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico è asincrono, che la pompa è una pompa reversibile a tenuta, che sono previsti mezzi di rilevazione della posizione angolare e della velocità angolare del motore asincrono, e che è prevista un'unità elettronica di pilotaggio e di controllo che comanda l'alimentazione del motore asincrono in funzione della velocità richiesta di sollevamento ed abbassamento del supporto del carico e sulla base dei dati forniti dai mezzi di rilevazione, nell'abbassamento del supporto del carico svolgendo il motore asincrono funzione di generatore per la ricarica delle sorgente di energia elettrica.

Per meglio comprendere l'invenzione viene di seguito riportata una descrizione di una sua realizzazione esemplificativa, illustrata nei disegni allegati in cui:

la fig.l illustra schematicamente un sistema di sollevamento ed abbassamento del supporto del carico di un carrello elevatore secondo l'invenzione;

la fig-2 illustra in dettaglio un componente del sistema di fig.l.

Il sistema di fig.l comprende un motore elettrico 10 asincrono trifase preferibilmente con rotore a gabbia di scoiattolo e sigillato a tenuta, una pompa 11 reversibile a tenuta, azionata dal motore 10 e comunicante con un serbatoio 12 contenente olio, un martinetto idraulico 13 collegato alla pompa 11, ed un supporto del carico, schematizzato con un blocco 14, vincolato al martinetto idraulico 13. Tale supporto del carico possono essere delle forche, una piattaforma od altro su cui viene a gravare il carico da sollevare o abbassare .

Il motore 10 è alimentato da batterie di accumulatori 15 attraverso un'unità elettronica a microprocessore, di pilotaggio e di controllo, indicata con 16. Tale unità 16 comprende un microprocessore 17 collegato ad una memoria 18 di tipo EPROM o di tipo equivalente, che contiene il programma che il microprocessore esegue ed i dati che il microprocessore elabora, ed una memoria 19 di tipo EEPROM o di tipo equivalente, in cui il microprocessore immette dati e da cui preleva dati .

In ingresso all'unità di pilotaggio e di controllo 16 è collegato un comando a leva 20.

L'unità 16 è poi collegata in modo biunivoco ad uno strumento 21 di comando e di controllo comprendente un visualizzatore, alcune spie ed una tastiera.

In uscita l'unità 16 è collegata ad uno stadio di potenza 22 del tipo a ponte trifase di interruttori elettronici ed in particolare di MOSFET per l'alimentazione del motore asincrono 10.

La corrente che alimenta il motore 10 è rilevata da un gruppo sensore 23, ad esempio ad effetto Hall, che invia in retroazione all'unità 16 il corrispondente segnale di controllo.

Sul motore 10 è montato solidalmente all'albero motore un encoder angolare ottico 24 che provvede a rilevare sia la posizione angolare che la velocità angolare dell'albero motore e ad emettere un segnale elettrico corrispondente. Tale segnale elettrico viene inviato in retroazione all'unità 16.

Nel ramo del circuito idraulico fra la pompa 11 ed il martinetto 13 è disposta un'elettrovalvola 25 collegata all'unità 16 e da essa comandata.

E' inoltre prevista una valvola di massima pressione 26 che manda a scarico nel serbatoio 12 l'olio in caso di sovrappressione nel circuito idraulico .

Preferibilmente, la pompa 11 reversible a tenuta è una pompa pluricilindrica a stantuffi assiali, ad esempio come quella illustrata in fig.2. Essa comprende un corpo statore 30, ed un blocco rotore 31 nel quale sono accolti scorrevolmente degli stantuffi 32 paralleli l'uno all'altro. Gli stantuffi 32 sono collegati mediante rispettivi snodi sferici 33 ad una piastra 34 solidale ad un albero 35 che viene azionato dal motore asincrono 10; l'asse del blocco rotore 31 è inclinato rispetto all'asse della piastra 34 e dell'albero 35. L'albero 35 è anche collegato in rotazione al blocco rotore 31 tramite accoppiamento ad ingranaggio 36. Contro la testata rotante del blocco rotore 31, in cui sfociano i cilindri ove scorrono gli stantuffi 32, è disposto un distributore fisso 37 in cui sono ricavate due luci rispettivamente di aspirazione e di mandata (di cui una sola visibile in figura) comunicanti la prima con un condotto di aspirazione 38 e la seconda con un condotto di mandata 39. Con la rotazione del blocco rotore 31 gli stantuffi 32 si muovono di moto alternativo, ed a seconda della loro posizione angolare aspirano olio dal condotto di aspirazione 38 attraverso la luce di aspirazione del distributore 37 oppure inviano olio al condotto di mandata 39 attraverso la luce di mandata del distributore .

Il funzionamento del sistema descritto ed illustrato è il seguente.

Nel caso sia richiesto il sollevamento del supporto 14 del cariico, l'operatore agisce corrispondentemente sul comanda a leva 20 e di conseguenza l'unità di pilotaggio e di controllo 16, in funzione dei segnali che gli pervengono in retroazione dal gruppo sensore 23 e dall'encoder 24, provvede a pilotare lo stadio di potenza 22, collegato alle batterie di accumulatori 15, così da alimentare il motore asincrono 10 che aziona la pompa 11 che a sua volta invia olio in pressione al martinetto 13 determinando il sollevamento del supporto 14 del carico. In particolare il microprocessore 17 dell'unità 16 fornisce al motore 10 per mezzo dello stadio di potenza 22 una corrente alternata trifase avente valori di intensità e frequenza tali da ottenere la velocità di sollevamento richiesta, servendosi, per i calcoli ed i controlli, dei valori di corrente forniti dal gruppo sensore 23 e dei dati di posizione angolare e di velocità angolare forniti dall'encoder 24. In questo modo è possibile controllare in modo ottimale il cosiddetto scorrimento del motore asincrono 10 ed avere per ogni valore di velocità di sollevamento richiesta un valore di coppia massima del motore.

Nel caso sia richiesto l'abbassamento del supporto 14 del carico, l'operatore agisce corrispondentemente sul comando a leva 20, e l'unità 16 provvede, sempre tramite il gruppo sensore 23 e l'encoder 24, ad alimentare opportunamente il motore 10 in modo che la pressione di fluido derivante dal carico ed agente sulla pompa 11 attraverso il martinetto idraulico 13 sia superiore alla coppia fornita dal motore alla pompa, in modo che la pompa giri in senso inverso ed il supporto 14 del carico scenda alla velocità richiesta. In questa situazione il motore elettrico agisce come generatore elettrico e fornisce energia elettrica alle batterie di accumulatori 15 ricaricandole.

Se si vuole fermare il supporto 14 del carico in una predeterminata posizione, l'unità 16 provvede ad alimentare il motore 10 in modo che la coppia fornita alla pompa 11 sia tale da equilibrare la pressione di olio derivante dal carico ed agente sulla pompa. Dopo un breve periodo di tempo, per evitare dispendio di energia elettrica, l'unità 16 attiva l'elettrovalvola 25 che chiude la comunicazione tra martinetto 13 e pompa 11 e toglie l'alimentazione al motore; l'olio non può defluire dal martinetto alla pompa ed il supporto 14 del carico rimane in posizione.

Il visualizzatore e le spie dello strumento 21 segnalano condizioni e parametri di funzionamento nonché situazioni di allarme. Tramite i tasti ed il visualizzatore e grazie alla loro interazione con l'unità 16, ed in particolare con il microprocessore 17 e la memoria di lettura/scrittura 19, è possibile impostare e variare i parametri di funzionamento del sistema, ad esempio l'accelerazione e la decelerazione da impartire al supporto 14 del carico in salita e in discesa oppure impostare l'arresto del supporto del carico in una predeterminata posizione.

E' previsto anche un sensore 27 che rileva quando il supporto del carico si ferma in discesa per cause esterne ed invia un corrispondente segnale all'unità 16 in modo che essa provveda ad arrestare immediatamente il motore 10. Nel caso in cui il supporto del carico sia mosso da catene agenti su tirante, si può utilizzare un sensore di prossimità che rileva la posizione anomala del tirante nella situazione di fermo descritta sopra.

Il sistema descritto permette di risparmiare energia nel sollevamento del supporto del carico e di recuperare energia nell'abbassamento del supporto del carico .

Infatti, nel sollevamento l'unità 16 fornisce al motre asincrono 10 esclusivamente l'energia necessaria a fornire la velocità di sollevamento richiesta, a differenza della tecnica nota in cui le velocità del motore sono solo due e si opera una parzializzazione del flusso del fluido di azionamento dissipando energia .

Nell'abbassamento, la pompa 11, essendo reversibile a tenuta, consente tramite il motore asincrono e con il controllo dell'unità 16 di convertire l'energia cinetica di discesa del supporto del carico in energia elettrica per la ricarica delle batterie di accumulatori, così da recuperare energia, a differenza della tecnica nota ove l'olio viene mandato a scarico e l'energia cinetica di discesa viene sprecata .

La pompa pluricilindrica a stantuffi assiali si rivela particolarmente efficace per la sua perfetta reversibilità e per il suo funzionamento ottimale a tutte le velocità, ovvero dalla velocità nulla alla velocità massima.

In certi carrelli elevatori la pompa può fornire anche olio in pressione per circuiti idraulici relativi a dispositivi di inclinazione e di spostamento laterale del supporto del carico ed anche per circuiti idraulici relativi al servosterzo con o senza accumulatore idraulico. Anche in questo caso si ha un notevole risparmio di energia dato dal fatto che il motore fa girare la pompa alla velocità esattamente corrispondente alla portata che si utilizza, mentre nel sistema tradizionale non si scende mai al disotto di un determinato numero di giri. Per quel che riguarda il servosterzo con accumulatore, il sistema è molto efficace in quanto il motore gira solo per il breve tempo necessario a ricaricare l'accumulatore.

Tra l'altro poter operare a basso numero di giri significa avere un carrello poco rumoroso e significa inoltre mantenere bassa la temperatura dell'olio, cosicché le guarnizioni di tenuta dei circuiti e dei componenti idraulici sono meno soggette ad usura.

Sono ovviamente possibili varianti e/o aggiunte a quanto descritto ed illustrato.

Il supporto del carico può avere una qualunque configurazione e può essere azionato da più martinetti idraulici. Al posto dei martinetti idraulici possono essere utilizzati attuatori idraulici di qualsiasi tipo.

Possono essere previste varianti nel sistema di comando e di controllo, ed in particolare possono essere utilizzate memorie di tipo diverso ma con funzioni equivalenti nell'unità di pilotaggio e di controllo, e possono essere previsti sensori di corrente di tipo diverso.

I mezzi di rilevazione della posizione angolare e della velocità angolare del motore asincrono possono anche essere encoder magnetici o mezzi di altro tipo. Si può impiegare come pompa un qualsiasi tipo di pompa pluricilindrica. Si può anche prevedere un altro tipo di pompa, purché sia reversibile a tenuta.

Nel carrello elevatore, la stessa unità di pilotaggio e di controllo, unitamente allo strumento che include il visualizzatore, le spie ed i tasti, può operare oltre che sul sistema di sollevamento ed abbassamento anche sul sistema di trazione elettrica del carrello elevatore.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sollevamento ed abbassamento del supporto (14) del carico di un carrello elevatore, comprendente un motore elettrico (10) alimentato da una sorgente ricaricabile di energia elettrica (15), una pompa (11) azionata dal motore elettrico (10) e comunicante con un serbatoio (12) contenente fluido di azionamento, uno o più azionatori idraulici (13) alimentati dalla pompa (11) con il fluido di azionamento e vincolati al supporto (13) del carico per il movimento in salita e discesa di detto supporto, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico (10) è asincrono, che la pompa (11) è una pompa reversibile a tenuta, che sono previsti mezzi (24) di rilevazione della posizione angolare e della velocità angolare del motore asincrono (10), e che è prevista un'unità elettronica (16) di pilotaggio e di controllo che comanda l'alimentazione del motore asincrono (10) in funzione della velocità richiesta di sollevamento ed abbassamento del supporto (14) del carico e sulla base dei dati forniti dai mezzi di rilevazione (24), nell'abbassamento del supporto (14) del carico svolgendo il motore asincrono (10) funzione di generatore per la ricarica della sorgente di energia elettrica (15).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui la pompa è una pompa pluricilindrica (11).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui la pompa è una pompa pluricilindrica a stantuffi assiali (11).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di rilevazione sono costituiti da un encoder (24) montato sull'albero del motore asincrono {10).
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l'unità di pilotaggio e di controllo (16), in ingresso, è collegata ad un comando a leva (20).
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l'unità di pilotaggio e di controllo (16) è collegata biunivocamente con uno strumento (21) comprendente un visualizzatore ed una serie di spie luminose per la visualizzazione di condizioni e parametri di funzionamento del sistema nonché di situazioni di allarme, e comprendente tasti per l'impostazione e la variazione di parametri di funzionamento visualizzati.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 6, in cui l'unità di pilotaggio e di controllo comprende un microprocessore (17), una prima memoria (18) che contiene i programmi che il microprocessore (17) esegue ed i dati che il microprocessore (17) elabora ed una seconda memoria (19) in cui il microprocessore (17) immette dati e da cui preleva dati.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui è prevista un'elettrovalvola (25) disposta nel circuito idraulico tra la pompa (11) e gli azionatori idraulici (13) e collegata all'unità di pilotaggio e di controllo (16), detta elettrovalvola (25) essendo azionata da detta unità (16) a chiudere la comunicazione idraulica tra pompa (11) ed azionatori idraulici (13) dopo un predeterminato periodo di tempo in caso di comando di arresto del supporto (14) del carico.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui è previsto un sensore (27), collegato all'unità di pilotaggio e di controllo (16) che rileva quando il supporto (14) del carico si ferma in discesa per cause esterne ed invia un corrispondente segnale all'unità (16) per l'arresto immediato del motore (10).
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui la pompa (11) fornisce anche olio in pressione per circuiti idraulici relativi a dispositivi di inclinazione e di spostamento laterale del supporto del carico ed anche per circuiti idraulici relativi al servosterzo con o senza accumulatore idraulico.