IT201800003950A1 - Macchina da lavoro comprendente una disposizione idraulica per una valvola selettrice - Google Patents

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Francesco Chioccola
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Cnh Ind Italia Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MACCHINA DA LAVORO COMPRENDENTE UNA DISPOSIZIONE IDRAULICA PER UNA VALVOLA SELETTRICE”
DESCRIZIONE CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda una macchina da lavoro comprendente una disposizione idraulica per una valvola selettrice, in particolare una macchina da lavoro comprendente una disposizione idraulica per controllare una valvola selettrice configurata per variare la larghezza del carrello inferiore e il funzionamento di una pala da lavoro della macchina da lavoro.
BACKGROUND DELL’INVENZIONE
Un mini-escavatore è una macchina da lavoro avente un peso relativamente ridotto (meno di 1,8 t) e predisposto alla movimentazione della terra.
Un mini-escavatore comprende essenzialmente una base di macchina montata in modo girevole su un carrello inferiore mobile grazie a mezzi di movimento, ad esempio cingoli, anche noto come apripista, e una pala da lavoro, portata in modo girevole imperniato da un braccio che è ruotato in modo imperniato rispetto alla base della macchina.
La larghezza del carrello inferiore può essere modificata in funzione dello spazio attraverso cui il miniescavatore deve passare. Effettivamente, in certe situazioni il carrello inferiore dovrebbe essere ritratto ad una larghezza minima, ad esempio durante il passaggio in uno spazio ristretto, o dovrebbe essere esteso ad una larghezza massima, ad esempio quando è necessaria un’elevata stabilità. L’apripista può essere controllato controllando il braccio operativo.
Il funzionamento descritto in precedenza del carrello inferiore e dell’apripista di tipo idraulico grazie ad una disposizione idraulica che comprende essenzialmente un cilindro idraulico configurato per azionare il braccio portato dall’apripista, un cilindro idraulico configurato per modificare la larghezza del carrello inferiore e una valvola selettrice configurata per commutare il passaggio di fluido operativo in modo da controllare soltanto uno dei due cilindri menzionati in precedenza.
Tale valvola selettrice è posizionata nella base della macchina e pertanto almeno quattro tubi flessibili (due per cilindro) adatti al passaggio di fluido ad alta pressione, devono essere previsti tra la valvola selettrice e i cilindri. Tali tubi flessibili possono essere soggetti a carichi e usura a causa del loro lungo percorso dalla valvola ai cilindri.
Inoltre i tubi flessibili devono passare attraverso un giunto snodato che collega la base della macchina al carrello inferiore e permette il movimento relativo della base della macchina rispetto al carrello inferiore. Pertanto, il giunto snodato deve essere dimensionato in modo da consentire il passaggio di almeno tali quattro tubi flessibili, il che aumenta pertanto il suo costo e le sue dimensioni.
Alla luce di quanto precede, si sente la necessità di ridurre il numero di tubi flessibili che passano attraverso il giunto snodato di un mini-escavatore per controllare i cilindri idraulici che controllano l’apripista e la larghezza del carrello inferiore. Inoltre, si sente la necessità di semplificare il controllo dei due cilindri menzionati in precedenza in un modo economico.
Un obiettivo della presente invenzione è soddisfare le necessità menzionate in precedenza.
RIEPILOGO DELL’INVENZIONE
L’obiettivo menzionato in precedenza è ottenuto con una macchina da lavoro che comprende una disposizione idraulica come rivendicato nel gruppo di rivendicazioni allegato.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, nel seguito è descritta una forma di realizzazione preferita, a titolo di esempio non limitativo, facendo riferimento ai disegni allegati in cui:
• la figura 1a è una vista schematica laterale di un mini-escavatore di tipo noto in una prima condizione operativa;
• la figura 1b è una vista schematica laterale di un mini-escavatore di tipo noto in una seconda condizione operativa;
• la figura 2 è una vista in prospettiva, con parti rimosse per chiarezza, di un mini-escavatore che comprende una disposizione idraulica come nota nella tecnica anteriore;
• la figura 3 è uno schema di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore come noto nella tecnica anteriore;
• la figura 4 è uno schema di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;
• la figura 5 è uno schema di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;
• la figura 6 è uno schema di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione;
• le figure 7 e 8 sono schemi rispettivi di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore secondo una quarta forma di realizzazione della presente invenzione in due diverse condizioni operative, e • la figura 9 è uno schema di una disposizione idraulica per controllare l'apripista e i cilindri di controllo della larghezza del carrello inferiore secondo una quinta forma di realizzazione della presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Le figure 1a e 2 descrivono una macchina da lavoro, ovvero un mini-escavatore 1, comprendente una base di macchina 2 montata in modo girevole su un carrello inferiore 3 mobile grazie a mezzi di movimento, ad esempio cingoli 4, anche noto come apripista 5 e una pala di lavoro, portata in modo girevole imperniato da un braccio 6 che è ruotato in modo imperniato rispetto alla base della macchina 2. Il mini-escavatore 1 comprende inoltre un elemento di lavoro 7, ad esempio una benna portata dal braccio attivato idraulicamente, collegato alla base della macchina 2.
Il mini-escavatore 1 comprende una disposizione idraulica (non mostrata in dettaglio nelle figure 1a e 2 ma rappresentata schematicamente nella figura 3) configurata per azionare un primo attuatore idraulico 11 predisposto per variare la larghezza W del carrello inferiore definito dai mezzi di movimento, ad esempio dai cingoli 4, e un secondo attuatore idraulico 12 predisposto per muovere il braccio 6 e di conseguenza l’apripista 5.
La disposizione idraulica 10’ come nota nella tecnica anteriore comprende una valvola selettrice 13 configurata per permettere il passaggio di un fluido a pressione elevata da una fonte di fluido in pressione FHP della disposizione idraulica 10’ in soltanto uno dei cilindri 11, 12. Rispettivi tubi flessibili 11a, 11b, 12a, 12b collegano a livello di fluido la valvola selettrice 13 con rispettive aperture dei cilindri 11 e 12 e tubi flessibili 14a, 14b collegano a livello di fluido la valvola 13 alla fonte di fluido a pressione elevata FHP. La valvola selettrice 13 è controllata da una linea pilota che è configurata per commutare la valvola 13 in modo che assuma almeno due posizioni di funzionamento. La linea pilota può essere una linea pilota idraulica o una linea pilota elettrica come noto nella tecnica.
La disposizione idraulica 10’ può inoltre comprendere due motori idraulici, più nello specifico un motore sinistro 15 e un motore destro 16, configurati per azionare i mezzi di movimento del mini-escavatore 1, rispettivamente i mezzi di movimento sinistro e destro, ovvero i cingoli sinistro e destro 4. I motori idraulici 15 e 16 sono alimentati da un fluido a pressione elevata grazie a rispettivi tubi flessibili 15a, 15b e 16a, 16b che collegano a livello di fluido le rispettive aperture dei motori 15 e 16 alla fonte di fluido a pressione elevata FHP.
I tubi flessibili 11a, 11b, 12a, 12b, 14a, 14b, 15a, 15b e 16a, 16b sono tubi flessibili a pressione elevata per il fluido operativo nei circuiti idraulici a olio delle macchine da lavoro come noto nella tecnica.
I tubi flessibili 11a, 11b, 12a, 12b, 15a, 15b e 16a, 16b devono passare dalla base della macchina 2 al carrello inferiore 3 attraverso un giunto snodato 20 (rappresentato schematicamente da linee a puntini) posizionato a valle rispetto alla valvola 13 e a monte rispetto ai cilindri 11, 12 e ai motori 15, 16.
Secondo la presente invenzione, la disposizione idraulica 10 comprende una valvola selettrice 13 che è alloggiata nel carrello inferiore 3, ovvero è posizionata a valle rispetto al giunto snodato 20 e a monte rispetto ai cilindri 11, 12.
Secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella figura 4, la valvola selettrice 13 è controllata grazie ad una linea pilota idraulica 21 che può essere collegata ad una fonte di bassa pressione FLP o ad un elemento di scarico 23 da una valvola di controllo 24.
Secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella figura 5, la valvola selettrice 13 è controllata grazie alla linea pilota elettrica 26.
In entrambe le forme di realizzazione, la linea pilota idraulica 21 o la linea pilota elettrica 26 deve passare attraverso un giunto snodato 20 dalla base della macchina 2 al carrello inferiore 3.
Il funzionamento della disposizione idraulica 10 secondo le due forme di realizzazione della presente invenzione menzionate in precedenza è il seguente.
In una prima configurazione di funzionamento, la valvola selettrice 13 è disposta in modo tale che un fluido ad alta pressione dai tubi flessibili 14a, 14b possa passare attraverso la valvola 13 al cilindro 12 per azionare l’apripista 5 (si vedano le figure 3 e 4). La valvola 13 è controllata da una linea pilota idraulica 21 che, secondo la forma di realizzazione della figura 4, può essere collegata a livello di fluido allo scarico dalla valvola 24. Secondo la forma di realizzazione della figura 5, un segnale elettronico appropriato aziona la valvola 13 nella posizione scelta.
In una seconda configurazione di funzionamento, la valvola selettrice 13 è disposta in modo tale che il fluido a pressione elevata dai tubi flessibili 14a, 14b possa passare attraverso la valvola 13 al cilindro 11 per attivare la variazione della larghezza tra i cingoli 4 (schema non rappresentato). La valvola 13 è controllata da una linea pilota idraulica 21 che, secondo la prima forma di realizzazione, può essere collegata a livello di fluido ad una fonte di fluido a bassa pressione attraverso la valvola 24. Il funzionamento della seconda forma di realizzazione è sostanzialmente lo stesso del funzionamento descritto in precedenza nella prima forma di realizzazione con la sola differenza che un segnale elettronico appropriato nella linea pilota 26, al posto di un segnale idraulico, aziona la valvola 13 nella posizione scelta.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, mostrato nelle figure da 5 a 7, la valvola selettrice 13 è controllata grazie ad un segnale fornito da una linea di retroazione 30 che è interamente alloggiata in detto carrello inferiore 3. Nella forma di realizzazione menzionata in precedenza, detto segnale è un segnale idraulico acquisito dalla pressione del fluido operativo nel tubo flessibile di ingresso 12a del cilindro idraulico 12.
Come descritto in una terza forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella figura 6, la valvola selettrice 13 può essere attivata grazie ad una linea pilota idraulica 21 che, quando attivata dall’operatore ad esempio spingendo un pulsante specifico, è collegata in modo continuo ad una fonte di bassa pressione FLP. La valvola selettrice 13 è ulteriormente collegata a livello di fluido ad un tubo flessibile di ingresso 12a del cilindro idraulico 12 tramite una linea di retroazione 30 configurata per consentire al fluido sotto pressione nel tubo flessibile di ingresso 12a di commutare la valvola selettrice 13 quando tale pressione supera una soglia preimpostata. Di conseguenza, un segnale idraulico dalla linea di retroazione 30 e un fluido a bassa pressione dalla linea pilota 21 sono due “e” condizionano l'attivazione della valvola 13.
La soglia menzionata corrisponde alla pressione raggiunta dal fluido di lavoro nel tubo flessibile 12a quando la base della macchina 2 è sollevata, ad esempio spingendo sul terreno l’apripista 5 e l’elemento di lavoro 7, in modo da sollevare la base della macchina 2 (si veda la figura 1b). In tale configurazione il peso della macchina da lavoro 1 agisce sul cilindro dell’apripista 5 e il cilindro 12 deve alimentare un carico conseguente configurato per supportare tale funzione.
Il funzionamento della disposizione idraulica 10 secondo la forma di realizzazione della presente invenzione menzionata in precedenza è il seguente.
In una prima configurazione di funzionamento, un cilindro idraulico 12 è utilizzato sotto una soglia di pressione preimpostata di fluido di lavoro in un tubo flessibile 12a e pertanto la valvola selettrice 13 rimane in una prima posizione in cui il fluido di lavoro a pressione elevata scorre verso il cilindro idraulico 12 attraverso la valvola 13; un segnale pilota 21 è inibito per attivare la movimentazione della valvola 13 mediante il fluido nel tubo flessibile 12a la cui pressione è al di sotto della soglia di pressione preimpostata.
In una seconda configurazione di funzionamento (figura 1b), un utilizzatore solleva la base della macchina 2 spingendo sul terreno l’apripista 5 e il braccio di lavoro 7 della macchina da lavoro 1. La pressione del fluido di lavoro nel tubo flessibile 12a supera la soglia di pressione perché il cilindro 12 deve supportare il peso della macchina. Di conseguenza, la pressione del segnale pilota 21 consente la movimentazione della valvola 13 che commuta posizione e consente il collegamento a livello di fluido tra la fonte di fluido ad alta pressione FHP al primo cilindro 11. L’utilizzatore può pertanto variare la larghezza W del carrello inferiore 3. Durante tale fase, poiché la macchina da lavoro 1 rimane nella configurazione “sollevata”, l’utilizzatore può continuare ad usare il cilindro 11 in quanto la pressione nel tubo flessibile 12a rimane costante.
Quando la larghezza W desiderata è stata raggiunta, l’utilizzatore abbasserà la base della macchina 2 e pertanto l’apripista 5 non supporterà più il peso della macchina. La pressione nel tubo flessibile 12a pertanto si abbasserà al di sotto della soglia preimpostata e il segnale pilota 21 ritornerà al suo stato di inibizione e la valvola ritornerà nella posizione secondo la prima configurazione di funzionamento descritta.
Come descritto in una quarta forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nelle figure 7 e 8, la valvola selettrice 13 può essere interposta a livello di fluido tra il cilindro idraulico 11 e almeno uno tra i motori 15 o 16, nella configurazione esemplificativa descritta soltanto il motore sinistro 15, e controllata dal segnale idraulico proveniente dalla linea di retroazione 30 che collega a livello di fluido il tubo flessibile di ingresso 12a del cilindro idraulico 12 alla valvola selettrice 13.
In tale configurazione della disposizione idraulica 10, il cilindro idraulico 12 è collegato in modo continuo ad una fonte di pressione elevata FHP tramite i tubi flessibili 12a, 12b mentre il motore sinistro 15 e il cilindro idraulico 11 sono collegati a livello di fluido in modo selettivo ad una fonte di pressione elevata tramite i tubi flessibili 14a, 14b in funzione della posizione della valvola 13.
In una prima configurazione di funzionamento (figura 7), il cilindro idraulico 12 è utilizzato al di sotto di una soglia di pressione preimpostata del fluido di lavoro in un tubo flessibile 12a e pertanto la valvola selettrice 13 rimane in una prima posizione in cui il fluido di lavoro a pressione elevata scorre dalla sua fonte verso il motore sinistro 15 attraverso la valvola 13.
In una seconda configurazione di funzionamento (figura 8), l’utilizzatore solleva la base della macchina 2 spingendo sul terreno l’apripista 5 e il braccio di lavoro 7 della macchina da lavoro 1. La pressione del fluido di lavoro in un tubo flessibile 12a supera la soglia di pressione poiché il cilindro 12 deve supportare il peso della macchina. Di conseguenza, tale pressione aziona la movimentazione della valvola 13 che commuta posizione e consente il collegamento a livello di fluido tra la fonte di fluido a pressione elevata FHP al primo cilindro 11. L’utilizzatore può pertanto variare la larghezza W del carrello inferiore 3. Durante tale fase, dato che la macchina da lavoro 1 rimane nella configurazione “sollevata”, l’utilizzatore può continuare ad utilizzare il cilindro 11 in quanto la pressione nel tubo flessibile 12a rimane costante.
Quando si raggiunge la larghezza W desiderata, l’utilizzatore abbasserà la base della macchina 2 e pertanto l’apripista 5 non supporterà più il peso della macchina. La pressione nel tubo flessibile 12a pertanto diminuirà al di sotto della soglia preimpostata e la valvola selettrice 13 ritornerà nella posizione secondo la prima configurazione di funzionamento descritta.
Come descritto in una quinta forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella figura 9, la valvola selettrice 13 può essere interposta a livello di fluido tra il cilindro idraulico 11 ed entrambi i motori 15 o 16 e controllata da un segnale idraulico proveniente dalla linea di retroazione 30 che collega a livello di fluido il tubo flessibile di ingresso 12a del cilindro idraulico 12 alla valvola selettrice 13.
In tale configurazione della disposizione idraulica 10, il cilindro idraulico 12 è collegato in modo continuo ad una fonte di pressione elevata FHP tramite i tubi flessibili 12a, 12b mentre entrambi i tubi flessibili 15a, 15b e 16a, 16b dei motori rispettivamente destro e sinistro 15, 16 e il cilindro idraulico 11 sono collegati a livello di fluido in modo selettivo ad una fonte di pressione elevata attraverso i tubi flessibili 14a, 14b in funzione della posizione della valvola 13.
Nella configurazione di funzionamento esemplificativa mostrata nella figura 9, il cilindro idraulico 12 è utilizzato al di sotto di una soglia di pressione preimpostata del fluido di lavoro nel tubo flessibile 12a e pertanto la valvola selettrice 13 rimane in una prima posizione in cui il fluido di lavoro a pressione elevata scorre dalla sua fonte verso i motori sinistro e destro 15 e 16 attraverso la valvola 13.
In una seconda configurazione di funzionamento (non mostrata), l’utilizzatore solleva la base della macchina 2 spingendo sul terreno l’apripista 5 e il braccio di lavoro 7 della macchina da lavoro 1. La pressione del fluido di lavoro nel tubo flessibile 12a supera la soglia di pressione in quanto il cilindro 12 deve supportare il peso della macchina. Di conseguenza, tale pressione aziona la movimentazione della valvola 13 che commuta posizione con lo stesso effetto della quarta forma di realizzazione descritta in precedenza.
Alla luce di quanto precede, i vantaggi della disposizione idraulica 10 secondo la presente invenzione sono evidenti.
La movimentazione della valvola selettrice 13 dalla base della macchina 2 verso il carrello inferiore 3 consente di ridurre, di almeno due unità, il numero di tubi flessibili che devono passare nel giunto snodato 20. In questo modo, il giunto snodato 20 può essere progettato più piccolo e pertanto se ne riducono il costo e l'ingombro.
Inoltre, dato che i tubi flessibili dei cilindri 11 e 12 devono seguire un percorso dalla valvola 13 ai cilindri 11, 12 più corto e più semplice, si riduce un rischio di usura e danni per tali tubi flessibili.
Il controllo della valvola selettrice 13 può essere implementato a livello idraulico o a livello elettronico, aumentando pertanto la versatilità della disposizione idraulica 10.
Inoltre, il controllo della valvola selettrice 13 grazie alla linea di bypass 30, consente di ridurre ulteriormente il numero di tubi flessibili che devono passare nel giunto snodato 20. Tale controllo consente di prevedere la valvola 13 tra altri elementi della disposizione idraulica 10, quali ad esempio i motori 15, 16 della macchina da lavoro 1.
Si noti che secondo le forme di realizzazione delle figure da 6 a 8, si può ottenere un’ulteriore riduzione dei costi eliminando componenti elettrici e/o idraulici configurati per controllare il movimento della valvola selettrice 13.
È chiaro che alla disposizione idraulica descritta 10 possono essere realizzate modifiche tali che non si estendano oltre l’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.
Ad esempio, è chiaro che l’attivazione della valvola selettrice 13 possa essere implementata in altri modi rispetto a quelli descritti.
Inoltre, altri elementi oltre a quelli descritti possono essere presenti nella disposizione idraulica 10 della presente invenzione.
Inoltre, è chiaro che la linea di retroazione 30 può anche essere prevista come un segnale elettrico convertito da un sensore configurato per rilevare la pressione in un tubo flessibile 12a. La valvola selettrice 13 può essere interposta con il motore destro 16 o, di nuovo, può essere interposta tra i due cilindri 11, 12.
In ultimo luogo, le forme di realizzazione descritte possono essere combinate insieme senza allontanarsi dall’ambito di protezione del gruppo di rivendicazioni allegato.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina da lavoro (1) comprendente una base della macchina (2) montata in modo mobile su un carrello inferiore (3) e una disposizione idraulica (10), detta disposizione idraulica (10) comprendendo: - un primo cilindro (12) configurato per azionare una pala da lavoro (5) di detta macchina da lavoro (1), - un secondo cilindro (11) configurato per variare la larghezza (W) di detto carrello inferiore (3), - una fonte di fluido a pressione elevata (FHP) che è collegata a livello di fluido a detti primo e secondo cilindro (11, 12) e che è alloggiata in detta base della macchina (2), e - una valvola selettrice (13) che è interposta a livello di fluido tra detta fonte (FHP) e almeno uno tra detti primo e secondo cilindro (11, 12), in cui detta valvola è alloggiata in detto carrello inferiore (3).
  2. 2. Macchina da lavoro secondo la rivendicazione 1, in cui detta disposizione idraulica comprende una linea pilota (21) adatta per collegare a livello di fluido una fonte di fluido alloggiata in detta base della macchina (2) a detta valvola selettrice (13) in modo da commutare la sua posizione.
  3. 3. Macchina da lavoro secondo la rivendicazione 1, in cui detta disposizione idraulica comprende una linea pilota elettrica (26) adatta per collegare elettricamente una fonte elettrica alloggiata in detta base della macchina (2) a detta valvola selettrice (13) in modo da commutare la sua posizione.
  4. 4. Macchina da lavoro secondo la rivendicazione 1, in cui detta disposizione idraulica comprende una linea di retroazione (30) collegata a detta valvola selettrice (13) in modo da commutare la sua posizione, detta linea di retroazione (30) essendo alloggiata interamente in detto carrello inferiore (3).
  5. 5. Macchina da lavoro secondo la rivendicazione 4, in cui detta linea pilota è una linea di retroazione idraulica (30).
  6. 6. Macchina da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, in cui detta linea pilota è configurata per rilevare un valore di pressione in un tubo flessibile di ingresso (12a) di detto primo cilindro (12) e per commutare la posizione di detta valvola (13) quando detta pressione supera una soglia preimpostata.
  7. 7. Macchina da lavoro secondo la rivendicazione 6, in cui detta soglia di pressione è la pressione in detto tubo flessibile di ingresso (12a) raggiunta quando detta macchina da lavoro (1) è in una posizione sollevata.
  8. 8. Macchina da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 o 7, in cui detta linea di retroazione (30) è un tubo flessibile che collega a livello di fluido detta valvola (13) a detto tubo flessibile di ingresso (12a).
  9. 9. Macchina da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta valvola (13) è interposta a livello di fluido tra detta fonte ed entrambi detti primo e secondo cilindro (11, 12).
  10. 10. Macchina da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui detta valvola (13) è interposta a livello di fluido tra detta fonte, uno tra detti primo e secondo cilindro (11, 12) e almeno un motore (14, 15) di detta macchina da lavoro (1).
  11. 11. Macchina da lavoro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui detta valvola (13) è interposta a livello di fluido tra detta fonte, uno tra detti primo e secondo cilindro (11, 12) ed entrambi i motori (14, 15) di detta macchina da lavoro (1).
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