ES2607445T3 - Mandrinadora - Google Patents

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ES2607445T3
ES2607445T3 ES13723529.7T ES13723529T ES2607445T3 ES 2607445 T3 ES2607445 T3 ES 2607445T3 ES 13723529 T ES13723529 T ES 13723529T ES 2607445 T3 ES2607445 T3 ES 2607445T3
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Juan José Dravasa Gurruchaga
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Abstract

Mandrinadora que comprende una estructura (11) desplazable en sentido horizontal según un primer eje horizontal (X), un carro (130) montado en la estructura (11) y desplazable verticalmente según un eje vertical (Y), un carnero (14) montado en el carro (130) y desplazable con respecto al carro (130) según un segundo eje horizontal (Z) perpendicular al primer eje horizontal (X), y una caña (15) montada de forma giratoria en el carnero (14). El carro (130) está dotado de medios de acoplamiento para el acoplamiento de un cabezal al carro (130). La invención también se refiere a un sistema que comprende la mandrinadora y un soporte (21) desplazable horizontalmente según el segundo eje horizontal (Z), a un cabezal que puede acoplarse al carro, y a un método para acoplar un cabezal a la mandrinadora.

Description

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DESCRIPCION
Mandrinadora Campo tecnico
La invencion se engloba en el campo de las mandrinadoras.
Antecedentes de la invencion
Las Figuras 1A y 1B representan una mandrinadora 1 convencional que comprende una columna o estructura 11 montada sobre una base 12, que a su vez esta montada sobre un soporte-gula 2 horizontal montado sobre el suelo. La mandrinadora 1 es desplazable a lo largo de dicho soporte-gula 2 de acuerdo con un eje horizontal X. Este grado de libertad se utiliza convencionalmente para que la maquina quede adecuadamente enfrentada a la pieza que debe ser sometida a un proceso de mecanizado.
La mandrinadora comprende adicionalmente un carro 13 dotado del carnero 14 y de la barra 15. La barra 15 es un vastago configurado para girar respecto del carnero 14.
Tal y como se ha ilustrado esquematicamente en las Figuras 1A y 1B, el carro 13, que es desplazable de acuerdo con el eje X conjuntamente con la columna 11 y el resto de la mandrinadora 11, es tambien desplazable en sentido vertical a lo largo de la estructura 11, de acuerdo con el eje Y, un movimiento que permite colocar el carnero 14 y la barra 15 a la altura adecuada para el mecanizado de la pieza.
Por otra parte, el carnero 14 es un tipo de embolo o brazo que entra y sale con respecto al carro 13, generalmente accionado por un husillo (no ilustrado en las Figuras 1A y 1B), para acercar la barra 15, que lleva la herramienta (no ilustrada en las Figuras 1A y 1B) a la pieza a mecanizar. Es decir, el carnero es desplazable de acuerdo con un eje horizontal Z, perpendicular al eje X anteriormente mencionado. Tambien la barra 15 puede ser desplazable de acuerdo con este mismo eje horizontal Z, con respecto al carnero; es decir, la barra 15 puede ser axialmente desplazable con respecto al carnero. Por otra parte, la barra esta asociada a medios de accionamiento que imparten un giro a la barra con respecto al carnero, con el fin de hacer girar la herramienta montada en el extremo de la barra. La mandrinadora incluye medios de accionamiento y de control para producir estos movimientos de acuerdo con los ejes X, Y y Z, de forma controlada. Mandrinadoras de este tipo son muy conocidas y no es necesario describir con mayor detalle las opciones que existen en cuanto a control y generacion de movimientos. Dado que los movimientos descritos permiten desplazar la barra con la herramienta de acuerdo con los tres ejes ortogonales X, Y y Z, el objeto a mecanizar puede situarse sobre una plataforma fija o giratoria.
Es conocido en el estado de la tecnica ampliar la gama de operaciones que pueden realizar las mandrinadoras acoplando un cabezal auxiliar al carnero. Por ejemplo, el documento US-2004/0240953-A1 describe un cabezal de refrentado que se puede fijar al husillo de una mandrinadora. La Figura 1C ilustra, de forma esquematica, un cabezal 3 acoplado al carnero 14 de la mandrinadora 1 de las Figuras 1A y 1B.
Aunque el acoplamiento de un cabezal, como puede ser un cabezal de refrentado, al carnero de una mandrinadora se ha considerado una buena solucion al problema de aumentar la utilidad de las mandrinadoras y as! maximizar el uso de este tipo de maquinas, se considera que la solucion no siempre es idonea, puesto que estos cabezales pueden ser muy grandes y pesados. Por ejemplo, existen cabezales para realizar torneados en horizontal de piezas de gran diametro, por ejemplo, de 5 metros de diametro, y es frecuente el uso de cabezales de, por ejemplo, 3 metros o mas de diametro o de longitud. Logicamente, estos cabezales muchas veces son muy pesados. Esto implica que el carnero tiene que ser disenado para soportar estos esfuerzos, ya que en el caso contrario puede sufrir danos.
El documento DE-9307758-U1 divulga una mandrinadora que comprende una estructura movil en la direccion horizontal de acuerdo con un primer eje horizontal, un carro montado sobre dicha estructura y verticalmente desplazable de acuerdo con un eje vertical, un carnero montado en dicho carro y desplazable con respecto a dicho carro de acuerdo con un segundo eje horizontal perpendicular a dicho primer eje horizontal, y una barra montada de manera giratoria en dicho carnero.
Descripcion de la invencion
Un primer aspecto de la invencion se refiere a una mandrinadora que comprende una estructura, por ejemplo un bastidor o una columna, desplazable en sentido horizontal de acuerdo con un primer eje horizontal, un carro montado en dicha estructura y desplazable verticalmente de acuerdo con un eje vertical, un carnero, en concreto, basicamente, un brazo o embolo, montado en dicho carro y desplazable con respecto a dicho carro de acuerdo con un segundo eje horizontal perpendicular a dicho primer eje horizontal, y una barra montada de forma giratoria en dicho carnero. El carnero y el carro pueden ser desplazables de acuerdo con los ejes correspondientes mediante cualquier mecanismo de desplazamiento, incluyendo, por ejemplo, uno o varios husillos. Este tipo de estructura es
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convencional en el campo de las mandrinadoras.
De acuerdo con la invencion, el carro esta dotado de medios de acoplamiento para el acoplamiento de un cabezal, como puede ser un cabezal auxiliar de, por ejemplo, refrentado, al carro. De esta manera, el cabezal puede amarrarse al carro en lugar de amarrarse al carnero, reduciendose o evitandose as! las cargas sobre el carnero. De esta manera, en lugar de acoplar el cabezal al carnero, se puede acoplar directamente al carro, de forma que se consiga un cabezal muy rlgido, firmemente amarrado al carro, y sin que el carnero sufra esfuerzos por el peso del cabezal o por su interaccion con la pieza a mecanizar durante el mecanizado. El cabezal puede tener un peso elevado, superior a, por ejemplo, 2500 kg.
Los medios de acoplamiento comprenden medios de acoplamiento mecanico. Es decir, el cabezal puede acoplarse al carnero mediante algun tipo de acoplamiento mecanico, incluyendo, por ejemplo, bulones, ganchos, pinzas, etc. Los medios de acoplamiento mecanico comprenden al menos un elemento de acoplamiento configurado para selectivamente adoptar un primer estado y un segundo estado, de manera que si un cabezal esta acoplado al carro, cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho segundo estado el elemento de acoplamiento impide la retirada del cabezal del carro, y cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho primer estado, no impide la retirada del cabezal del carro. De esta forma, actuando sobre los elementos de acoplamiento, por ejemplo, de forma hidraulico, neumatica y/o o electrica, se puede amarrar el cabezal al carro o liberar el cabezal del carro, respectivamente. En algunas realizaciones de la invencion, dicho elemento de acoplamiento es accionable hidraulicamente para pasar de dicho primer estado a dicho segundo estado, y vice-versa. Por ejemplo, el elemento de acoplamiento puede ser una pinza hidraulica o similar, por ejemplo, una pinza que puede encajar en un orificio del cabezal para luego ser expandida hidraulicamente para amarrar el cabezal al carro.
En algunas realizaciones de la invencion, el carro de la mandrinadora comprende al menos cuatro de dichos elementos de acoplamiento, por ejemplo, distribuidos en correspondencia con cuatro esquinas de una cara o pared del carro.
En algunas realizaciones de la invencion, el carro comprende medios de centrado configurados para interactuar con el cabezal para un correcto posicionamiento o auto centrado del cabezal con respecto al carro cuando el cabezal se acopla al carro. Puede, por ejemplo, tratarse de bulones de centrado con una superficie al menos parcialmente biselada y/o tronco-conica y que interactua con medios correspondientes previstos en el cabezal, o vice-versa.
En algunas realizaciones de la invencion, dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexion hidraulica para facilitar una transmision de fluido entre el carro y el cabezal, por ejemplo, para suministrar taladrina al cabezal.
En algunas realizaciones de la invencion, dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexion electrica para la transmision de potencia y/o senales electricas entre el carro y el cabezal, por ejemplo, para facilitar la energla necesaria para que el cabezal pueda operar, as! como para controlar la operacion del cabezal.
En algunas realizaciones de la invencion, dichos medios de acoplamiento no estan situados en el carnero. Es decir, el cabezal se puede acoplar directamente al carro. Opcionalmente, tambien el carnero puede comprender medios de acoplamiento de un cabezal.
En algunas realizaciones de la invencion, dichos medios de acoplamiento estan situados en una pared del carro que comprende un orificio por el cual el carnero sale del carro, es decir, en lo que se suele considerar la pared frontal del carro.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un sistema de mecanizado que comprende una mandrinadora de acuerdo con lo que se ha descrito anteriormente, y un soporte para soportar una pieza a mecanizar, siendo dicho soporte desplazable horizontalmente de acuerdo con dicho segundo eje horizontal. Dado que el cabezal se acopla al carro, el carnero de la mandrinadora no se utiliza, sino que queda oculto e inactivo dentro del carro. Por lo tanto, el carnero ya no sirve para desplazar la herramienta o cabezal de acuerdo con el segundo eje horizontal. Para facilitar un movimiento relativo entre pieza a mecanizar y el cabezal, la pieza se puede colocar sobre un soporte o carro movil, que se puede desplazar con respecto a la mandrinadora de acuerdo con dicho segundo eje horizontal Z.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un cabezal de mecanizado, configurado para acoplarse al carro de una mandrinadora como la que se ha descrito mas arriba. Es decir, el cabezal puede comprender medios de acoplamiento complementarios a los que se han descrito mas arriba, para poder incorporarse a la mandrinadora acoplandose al carro en lugar de al carnero. En algunas realizaciones de la invencion, el cabezal es un cabezal de refrentado. Este tipo de cabezales pueden ser muy grandes, y puede ser sumamente ventajoso evitar que su peso tenga que ser sostenido por el carnero. La mandrinadora de acuerdo con la invencion permite que ese tipo de cabezal se incorpore directamente al carro, amarrandose al carro con los medios mecanicos de acoplamiento, incluyendo, por ejemplo, las pinzas hidraulicas. Esto puede ser especialmente ventajoso en el caso de cabezales pesados, que pueden tener dimensiones de varios metros de largo y pesar cientos o miles de kg, por ejemplo, mas de 2500 kg.
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Otro aspecto de la invencion se refiere a un metodo para acoplar un cabezal, por ejemplo, un cabezal auxiliar de refrentado, a una mandrinadora como la que se ha descrito mas arriba. De acuerdo con este aspecto de la invencion, el cabezal se acopla al carro en lugar de al carnero.
Breve descripcion de los dibujos
Para complementar la descripcion y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo de realizacion practica de la misma, se acompana como parte integrante de la descripcion, un juego de Figuras en el que con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Las Figuras 1A y 1B son vistas esquematicas en alzado y en perfil, respectivamente, de una mandrinadora de acuerdo con el estado de la tecnica.
La Figura 1C es una vista esquematica en perfil de la mandrinadora de la Figura 1B, con un cabezal auxiliar acoplado al carnero, de acuerdo con el estado de la tecnica.
La Figura 2 es una vista esquematica en perfil de una mandrinadora de acuerdo con una realizacion de la invencion, con un cabezal auxiliar acoplado al carro. Los elementos que esta realizacion de la invencion tiene en comun con el estado de la tecnica llevan las mismas referencias numericas.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una mandrinadora de acuerdo con dicha realizacion de la invencion.
La Figura 4 es una vista en perspectiva del carro de la mandrinadora de acuerdo con esta realizacion de la invencion.
La Figura 5 ilustra esquematicamente y en seccion la configuracion de los medios mecanicos de acoplamiento del cabezal al carro.
La Figura 6 es una vista en perspectiva del carro de la mandrinadora de acuerdo con esta realizacion de la invencion, con un cabezal de refrentado montado en el carro.
La Figura 7 es una vista esquematica en perspectiva del sistema de acuerdo con esta primera realizacion de la invencion.
Descripcion de un modo de realizacion de la invencion
Tal y como se puede ver en la Figura 2, la mandrinadora 10 comprende, tal y como es convencional, una columna o estructura 11 vertical que se puede desplazar horizontalmente sobre un soporte-gula 2 de acuerdo con un primer eje horizontal X, y un carro desplazable verticalmente de acuerdo con el eje vertical Y. Ahora bien, en lugar del carro convencional que contempla el estado de la tecnica, de acuerdo con la invencion, el carro 130 esta dotado de medios de acoplamiento que permiten el acoplamiento de un cabezal 30, como puede ser un cabezal de refrentado, directamente al carro 130, en lugar de al carnero. Es decir, el carnero y la barra pueden quedar retirados dentro del carro, y el cabezal 30 se acopla directamente al carro 130, por ejemplo, tal y como se ilustra esquematicamente en la Figura 2, en una cara frontal del carro 130.
Dado que el cabezal 30 esta acoplado al carro 130 en lugar de al carnero, no dispone de capacidad de movimiento de acuerdo con el segundo eje horizontal Z. Por lo tanto, de acuerdo con esta realizacion de la invencion, se ha previsto un soporte 21 desplazable sobre un soporte-gula 20, de acuerdo con dicho segundo eje horizontal Z. La pieza a mecanizar se puede colocar sobre dicho soporte 21, y desplazarse con el soporte de acuerdo con dicho segundo eje horizontal Z, es decir, acercandose o alejandose del cabezal 30 y de la maquina mandrinadora. De esta forma, se dispone con estos tres grados de libertad de acuerdo con los ejes X, Y y Z, a pesar de que el cabezal 30 esta acoplado directamente en el carro 130. En algunas realizaciones de la invencion, el soporte 21 puede ser giratorio.
La Figura 3 ilustra esquematicamente una mandrinadora de acuerdo con esta realizacion de la invencion, sin el cabezal. Se puede observar como el bastidor, columna o estructura 11 esta montada sobre el soporte-gula 2, formado por unos railes paralelos, para desplazarse a lo largo de dichos railes de acuerdo con dicho primer eje horizontal X. La mandrinadora incluya una cabina 16 para un operador de la mandrinadora. El carro 130 esta desplazable verticalmente en la estructura 11 de acuerdo con el eje Y, y se puede observar como el carnero 14 y la barra 15 sobresalen con respecto a la cara frontal 135 del carro. El carnero 14 esta dotado de medios para acoplamiento de un cabezal al carnero, tal y como es convencional. Ahora bien, adicionalmente, en la mandrinadora de acuerdo con la invencion, tambien el carro 130 propiamente dicho esta dotado de medios de acoplamiento para su acoplamiento a un cabezal, en la cara frontal 135 del carro, es decir, en la cara de la cual sale el carnero 14.
Estos medios de acoplamiento se observan mejor en la Figura 4. En esta realizacion de la invencion, los medios de acoplamiento comprenden cuatro elementos de acoplamiento mecanicos, en forma de pinzas hidraulicas que se pueden introducir en unos orificios correspondientes en el cabezal para luego expandirse de manera que el cabezal quede amarrado al carro 130. Esto se ilustra esquematicamente en la Figura 5, en la que se puede observar una seccion del carro 130 y del cabezal 30. El cabezal comprende cuatro orificios 33, uno de los cuales se ilustra en la Figura 5. Las pinzas hidraulicas 131 del carro 130 pueden, cuando estan en un primer estado, ser introducidas en los orificios 33 del cabezal, y luego se pueden actuar hidraulicamente para aumentar su diametro y adoptar un segundo estado en el que no pueden ser retiradas de dichos orificios 33, de manera que el cabezal 30 quede firmemente amarrado al carro. Este tipo de pinzas hidraulicas son muy conocidas y no es necesario describirlas con
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mayor detalle. Logicamente, en lugar de pinzas hidraulicas se pueden utilizar otros medios mecanicos de acoplamiento, preferiblemente medios que se pueden actuar hidraulica, neumatica y/o electricamente.
En la Figura 4 se puede observar como el carro comprende tambien dos bulones de centrado 132, una conexion hidraulica 133 para suministrar fluido, como puede ser taladrina, al cabezal desde el carro, y una conexion electrica 134 que sirve para conectar el carro y el cabezal electricamente entre si, para el suministrar de energla electrica y/o la transmision de senales de control. Todos estos elementos estan situados en la cara frontal 135 del carro 130. En dicha cara frontal hay tambien un detector 136 destinado a detectar cuando un cabezal esta correctamente acoplado al carro 130. Tal y como se puede observar en la Figura 4, el carnero14 y la barra 15 estan en posicion replegada, y el carro esta listo para recibir el cabezal.
En la Figura 6 se puede observar como en el carro 130 se ha montado un cabezal de refrentado 30, que comprende una parte de cabezal 32 propiamente dicho, que puede ser muy parecida o incluso identica a un cabezal destinado a colocarse en un carnero, y una parte de adaptacion 31 que es la que se acopla al carro 130. De esta manera, se puede adaptar cabezales convencionales existentes para acoplarlos al carro en lugar de al carnero, y as! evitar de someter el carnero a esfuerzos elevados. Ahora bien, en otras realizaciones de la invention, el propio cabezal puede haber sido disenado especlficamente para ser acoplado directamente al carro. En la Figura 6 se ha ilustrado esquematicamente como el cabezal incluye una herramienta 34.
En la Figura 7 se ilustra esquematicamente la maquina mandrinadora 1 como la que se ha descrito mas arriba, desplazable horizontalmente de acuerdo con el primer eje horizontal X y con el carro desplazable de acuerdo con el eje vertical Y. Tal y como se ha descrito en relation con la Figura 2, la pieza a mecanizar se puede situar sobre un soporte 21 que es desplazable sobre un soporte-gula 20, de acuerdo con dicha segunda eje horizontal Z.
Con la invencion se puede por lo tanto conseguir un amarre directo y firme entre cabezal y carro, evitandose el riesgo de sobrecargar el carnero, y sin renunciar al movimiento relativo entre pieza y cabezal de acuerdo con el segundo eje horizontal Z.
En este texto, la palabra “comprende” y sus variantes (como “comprendiendo”, etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.
Por otra parte, la invencion no esta limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca tambien, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la election de materiales, dimensiones, componentes, configuration, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una mandrinadora que comprende una estructura (11) desplazable en sentido horizontal de acuerdo con un primer eje horizontal (X), un carro (130) montado en dicha estructura (11) y desplazable verticalmente de acuerdo con un eje vertical (Y), un carnero (14) montado en dicho carro (130) y desplazable con respecto a dicho carro (130) de acuerdo con un segundo eje horizontal (Z) perpendicular a dicho primer eje horizontal (X), y una barra (15) montada de forma giratoria en dicho carnero (14),
    caracterizada por que
    el carro (130) esta dotado de medios de acoplamiento para el acoplamiento de un cabezal al carro (130), comprendiendo dichos medios de acoplamiento medios de acoplamiento mecanico que comprenden al menos un elemento de acoplamiento (131) configurado para adoptar selectivamente un primer estado y un segundo estado, de manera que si un cabezal esta acoplado al carro, cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho segundo estado el elemento de acoplamiento impide la retirada del cabezal del carro, y cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho primer estado no impide la retirada del cabezal del carro.
  2. 2. La mandrinadora de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicho elemento de acoplamiento (131) es accionado hidraulicamente para pasar de dicho primer estado a dicho segundo estado, y vice-versa.
  3. 3. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en la que el carro (130) comprende al menos cuatro de dichos elementos de acoplamiento (131).
  4. 4. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el carro comprende medios de centrado (132) configurados para interactuar con el cabezal para un correcto posicionamiento del cabezal con respecto al carro cuando el cabezal esta acoplado al carro.
  5. 5. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexion hidraulica (132) para facilitar una transmision de fluido entre el carro (130) y el cabezal.
  6. 6. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexion electrica (134) para la transmision de potencia y/o senales electricas entre el carro (130) y el cabezal.
  7. 7. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de acoplamiento no estan situados en el carnero.
  8. 8. La mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de acoplamiento estan situados en una pared del carro (130) que comprende un orificio por el cual el carnero sale del carro (130).
  9. 9. Un sistema de mecanizado que comprende una mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores y un soporte (21) para soportar una pieza a mecanizar, pudiendo dicho soporte (21) desplazarse horizontalmente de acuerdo con dicho segundo eje horizontal (Z).
  10. 10. Un sistema de mecanizado que comprende una mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, y un cabezal de mecanizado (30) configurado para acoplarse al carro (130).
  11. 11. El sistema de mecanizado de acuerdo con la reivindicacion 10, siendo dicho cabezal (30) un cabezal de refrentado.
  12. 12. El sistema de mecanizado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, teniendo dicho cabezal un peso superior a 2500 kg.
  13. 13. Un metodo para acoplar un cabezal a una mandrinadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por que el cabezal (30) se acopla al carro (130).
  14. 14. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que el cabezal (30) se acopla al carro (130) mediante medios de acoplamiento que comprenden al menos un elemento de acoplamiento (131) configurado para adoptar selectivamente un primer estado y un segundo estado, de manera que si un cabezal esta acoplado al carro, cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho segundo estado el elemento de acoplamiento impide la retirada del cabezal del carro, y cuando el elemento de acoplamiento esta en dicho primer estado no impide la retirada del cabezal del carro.
  15. 15. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que dicho elemento de acoplamiento (131) es hidraulicamente accionado para pasar de dicho primer estado a dicho segundo estado, y viceversa.
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ES (1) ES2607445T3 (es)
WO (1) WO2014122333A1 (es)

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