PT103477A

PT103477A - COMPACT MECHANICAL COUPLING FOR BACK-EXCAVATOR COUPLING ACCESSORIES

Info

Publication number: PT103477A
Application number: PT10347706A
Authority: PT
Inventors: Armindo Marcos Eufrazio; Helder Manuel Martins Da Silva; Andre Pedroso Ferreira
Original assignee: Urmi Unidade De Reparacoes De
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-30
Also published as: PT103477B

Abstract

Esta invenção refere-se a um sistema de engate mecânico compacto para retro-escavadoras que permite a troca rápida e segura entre vários acessórios, como baldes, bicos de ripper, garfos e outros acessórios semelhantes com um mínimo de perda de força e mantendo a estabilidade da máquina. O dito sistema é constituído basicamente por duas chapas metálicas unidas entre si por cavilhas metálicas com o auxílio de casquilhos com possibilidade de afinação. Este sistema garante o acoplamento de acessórios a retro-escavadoras os quais são fixos através de cavilhas que são mantidas no local com o recurso a cavilhas de segurança.This invention relates to a compact mechanical coupling system for backhoe excavators which allows quick and safe exchange between various attachments such as buckets, ripper nozzles, forks and other similar accessories with a minimum of force loss and maintaining stability of the machine. Said system consists basically of two metal plates joined together by metal pins with the aid of bushes with possibility of adjustment. This system guarantees the coupling of accessories to retro-excavators which are fixed through bolts that are maintained in the place with the use of safety pins.

Description

Descrição "Engate mecânico compacto para acessórios de acoplagem a retro-escavadoras"Description " Compact mechanical coupling for retro-excavator attachments "

Esta invenção refere-se a um sistema de engate mecânico compacto para retro-escavadoras que permite a troca rápida e segura entre vários acessórios, como baldes, bicos de ripper, garfos e outros acessórios semelhantes com um mínimo de perda de força e mantendo a estabilidade da máquina 1. Descrição do estado da técnicaThis invention relates to a compact mechanical coupling system for backhoe excavators which allows quick and safe exchange between various attachments such as buckets, ripper nozzles, forks and other similar accessories with a minimum of force loss and maintaining stability of the machine 1. Description of the prior art

Existem no mercado vários tipos de engates para retro-escavadoras. Estes engates têm como objectivo comum permitir a troca rápida entre vários tipos de acessários como baldes, patolas, etc. Assim, a utilização de engates promove um aumento de produtividade do equipamento e do operador pois que uma retro-escavadora equipada com um engate adequado pode operar com vários acessórios perdendo um mínimo de tempo na troca entre cada um deles. Existem mesmo casos em que na ausência de um engate, a retro-escavadora não tem possibilidade de operar com outro acessório que não aquele que lhe está fixo com a consequente perda de flexibilidade produtiva.There are several types of retro-excavator couplings on the market. These couplings have the common purpose of allowing quick exchange between various types of accessories such as buckets, bladders, etc. Thus, the use of couplings promotes an increase in productivity of the equipment and of the operator, since a retro-excavator equipped with a suitable coupling can operate with several accessories, losing a minimum of time in the exchange between each of them. There are even cases in which, in the absence of a coupling, the backhoe is not able to operate with any accessory other than the one that is fixed to it with the consequent loss of productive flexibility.

Os engates disponíveis são basicamente de dois tipos: mecânicos e hidráulicos. Na Fig. 1 apresenta-se uma representação de um engate disponível actualmente. O aspecto geral de um engate mecânico ou hidráulico é semelhante, com a inclusão de uma mola no engate mecânico e de um cilindo hidráulico no engate hidráulico.The available couplings are basically of two types: mechanical and hydraulic. 1 shows a depiction of a currently available coupling. The general appearance of a mechanical or hydraulic coupling is similar, with the inclusion of a spring in the mechanical coupling and of a hydraulic cylinder in the hydraulic coupling.

Os engates mecânicos caracterizam-se por funcionarem de uma forma completamente mecânica, exigindo a intervenção directa do operador para todas as funções, nomeadamente colocação de cavilhas de fixação e/ou segurança. 0 funcionamento destes engates baseia-se na sua fixação através de componentes mecânicos, sejam molas de fixação ou cavilhas. Normalmente a fixação processa-se através da deslocação de um trinco actuado mecanicamente que quando em posição fica fechado garantido a imobilização do engate e a sua operação em segurança.The mechanical couplings are characterized by their complete mechanical operation, requiring the direct intervention of the operator for all functions, such as fixing bolts and / or safety. The operation of these couplings is based on their fixation by means of mechanical components, either fixing springs or bolts. Normally the fastening is carried out by the movement of a mechanically actuated latch which when in position is closed ensuring the engagement of the latch and its safe operation.

Os engates mecânicos são menos adequados quando se exige a troca frequente de acessórios pois nesse caso obriga a várias intervenções do operador com a consequente perda de produtividade e inclusivamente cansaço físico tendo em conta a dimensão das cavilhas de fixação normalmente utilizadas. Para além disso, e para engates de maior dimensão pode ser necessária a intervenção de dois ou mais operadores para se conseguir proceder a troca de acessórios. No entanto, têm a vantagem de garantirem uma maior segurança de operação pois a necessidade de intervenção directa do operador e a sua concepção não permite que operem sem estarem reunidas todas as condições de segurança, nomeadamente a colocação de cavilhas de fixação e de segurança. Para além disso, o facto de funcionarem apenas de uma forma mecânica garante-lhes uma maior fiabilidade pois a ausência de componentes hidráulicos como mangueiras e cilindros elimina os riscos de avarias relacionados com estes componentes. Apesar destas vantagens, os problemas de manuseamento têm levado a sua quase completa substituição por engates hidráulicos.Mechanical couplings are less suitable when frequent replacement of attachments is required because in this case it requires several operator interventions with consequent loss of productivity and even physical fatigue taking into account the size of the normally used anchor bolts. In addition, for larger couplings, it may be necessary to have two or more operators intervene in order to exchange accessories. However, they have the advantage of ensuring greater operational safety, since the need for direct intervention by the operator and its design does not allow them to operate without meeting all the safety conditions, namely the fixing of securing pins and safety pins. In addition, the fact that they operate only mechanically ensures greater reliability because the absence of hydraulic components such as hoses and cylinders eliminates the risk of malfunctions related to these components. Despite these advantages, handling problems have led to their almost complete replacement with hydraulic couplings.

Os engates hidráulicos gozam de grande popularidade pela grande facilidade de utilização que apresentam. Com efeito, o facto de serem actuados de forma hidráulica a partir da cabine do operador permite que os acessórios sejam trocados com grande rapidez e oferecendo um grande conforto ao operador que apenas deve abandonar a cabine para colocar as cavilhas de segurança. No entanto, este facto obriga a uma grande sensibilização dos operadores no sentido de garantir o cumprimento da regras de segurança de operação uma vez que a facilidade de troca por vezes pode induzir â não-colocação das cavilhas de segurança com os consequentes riscos de acidentes de trabalho que dai advém. Estes engates apresentam um nível de avarias superior aos engates mecânicos pois a existência de componentes hidráulicos como tubagens e cilindros potência um maior risco de avaria pois são componentes que apresentam algumas vulnerabilidades ao meio agressivo em que as pás-carregadoras normalmente operam. No sentido de reduzir estas vulnerabilidades é comum a utilização de mangueiras protegidas com redes metálicas o que vem aumentar o custo e o peso deste género de engates. Estes engates hidráulicos são de uma concepção muito mais complexa que os engates mecânicos o que tem influência em termos de custo de fabrico, montagem e de operação.Hydraulic couplings are popular because of their ease of use. Actually being hydraulically actuated from the operator's cabin allows the accessories to be exchanged very quickly and offering great comfort to the operator who only has to leave the cab to fit the safety pins. However, this requires a high level of awareness among operators in order to ensure compliance with the safety rules of operation since the ease of exchange can sometimes lead to non-placement of the safety pins with the consequent risk of accidents. work that comes from it. These couplings present a level of failure superior to the mechanical couplings because the existence of hydraulic components such as pipes and cylinders can increase the risk of failure because they are components that present some vulnerabilities to the aggressive environment in which the loaders normally operate. In order to reduce these vulnerabilities, it is common to use hoses protected with metal nets, which increases the cost and weight of this type of couplings. These hydraulic couplings are of a much more complex design than the mechanical couplings which has influence in terms of the cost of manufacture, assembly and operation.

Para além destas características, os engates hidráulicos apresentam um problema que tem vindo a ganhar importância a medida que as preocupações ambientais vão crescendo. Em caso de rutura do sistema hidráulico, a perda de óleos e consequente contaminação de solos pode assumir uma grande gravidade, podendo obrigar inclusivamente a remoção de todo o solo contaminado e a paragem de produção, dependendo das directivas ambientais aplicáveis. A necessidade dos engates, mecânicos ou hidráulicos, comportarem equipamento de fixação como molas ou cilindros hidráulicos leva a que as suas dimensões sejam razoavelmente grandes. Por sua vez, a necessidade de garantir resistência à tracção com estas dimensões obriga a utilização de aços de elevada espessura com o consequente aumento de peso. Assim, os modelos de engates actualmente disponíveis no mercado sofrem de dois problemas: 1. Peso elevado: o peso dos engates vai retirar capacidade de carga a máquina em que estão aplicados, reduzindo o rendimento da mesma 2. Grandes dimensões: as dimensões dos engates aumenta o comprimento do braço da lança com a consequente redução de capacidade de carga da máquina em que estão aplicados, reduzindo o rendimento da mesma A existência destes dois problemas é tanto mais grave pois o facto de estarem inter-relacionados aumenta a sua importância, tendo um efeito cumulativo na redução do rendimento da máquina. Para além disso, obriga a uma resolução integrada do problema.In addition to these features, hydraulic couplings present a problem that has gained in importance as environmental concerns grow. In the event of a breakdown of the hydraulic system, the loss of oils and consequent contamination of soils can be very serious and may even require the removal of all contaminated soil and the production stop, depending on the applicable environmental directives. The need for mechanical or hydraulic couplings to include fastening equipment such as hydraulic springs or cylinders means that their dimensions are reasonably large. In turn, the need to guarantee tensile strength with these dimensions requires the use of steels of high thickness with the consequent increase in weight. Thus, the coupling models currently available in the market suffer from two problems: 1. High weight: the weight of the couplings will remove the load capacity of the machine in which they are applied, reducing the efficiency of the coupling 2. Large dimensions: the dimensions of the couplings increases the length of the boom arm with the consequent reduction of the load capacity of the machine in which they are applied, reducing the efficiency of the boom. The existence of these two problems is all the more serious since the fact that they are interrelated increases their importance a cumulative effect on the reduction of machine efficiency. It also requires an integrated resolution of the problem.

Descrição das figuras A fig. 1 apresenta uma perspectiva tridimensional de um engate tradicional; A fig 2 representa perspectiva tridimensional de um engate compacto de acordo com esta invenção; A fig. 3 apresenta os componentes de um engate compacto de acordo com esta invenção A fig. 4 representa um engate compacto associado a lança de uma retro-escavadora A fig. 5 apresenta uma comparação entre um engate tradicional (a esquerda) e um engate compacto (a direita) A fig. 6 representa um engate compacto acoplado a um balde de retro-escavadoraDescription of the Figures Fig. 1 presents a three-dimensional perspective of a traditional coupling; Figure 2 shows three-dimensional perspective of a compact coupling according to this invention; FIG. 3 shows the components of a compact coupling according to this invention; Fig. 4 shows a compact engagement associated with a boom of a backhoe. Fig. 5 shows a comparison between a traditional coupling (left) and a compact coupling (right). Fig. 6 shows a compact coupling coupled to a backhoe bucket

Descrição da Invenção A presente invenção descreve uma forma de resolver o problema existente com o actual desenho dos engates, hidráulicos ou mecânicos. Através da eliminação do sistema de trinco e pela sua substituição por um sistema de cavilhas é possível desenhar um engate mais curto, mais leve e que para além destas vantagens óbvias garante também uma muito menor perda de capacidade de carga da retro-escavadora, para além de apresentar uma resistência e fiabilidade muito superiores.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention describes a way of solving the existing problem with the current design of the couplings, hydraulic or mechanical. By eliminating the latch system and by replacing it with a bolt system it is possible to design a shorter latch, which in addition to these obvious advantages also guarantees a much smaller loss of load capacity of the backhoe, in addition to resistance and reliability.

Este engate é constituído como indicado na Fig 2, sendo concebido para ser fixo a lança da máquina a que vai estar acoplado e para encaixar nos olhais do acessório com que vai trabalhar. 0 engate compacto encaixa nos olhais do acessório, sendo fixos por meio de cavilhas de montagem as quais são mantidas no seu lugar com o auxílio de cavilhas de segurança. Uma vez todas as cavilhas colocadas, as duas partes formam um conjunto sólido e resistente que transmite de uma forma eficaz a força da retro-escavadora ao acessório.This coupling is constituted as indicated in Fig. 2, being designed to be fixed the boom of the machine to which it will be coupled and to fit in the eyes of the accessory with which it is going to work. The compact coupling engages the accessory eyes, being fixed by means of mounting bolts which are held in place with the aid of safety pins. Once all the dowels are in place, the two parts form a solid, sturdy set that effectively transmits the force of the backhoe to the attachment.

Este engate mecânico é construído em aço, sendo as várias peças soldadas de modo a formar o conjunto descrito nas figuras . Os processos de soldadura a utilizar podem ser do tipo Mig-Mag ou Fio Fluxado, mas qualquer outro processo poderá ser utilizado. 0 material empregue poderá ser de vários tipos mas preferencialmente do tipo ferro ST 52.3, aço 300 HB, aço 400 HB.This mechanical coupling is constructed of steel, the various parts being welded together to form the assembly described in the figures. The welding processes to be used may be of the Mig-Mag or Fluxed Wire type, but any other process may be used. The material employed may be of various types but preferably of the ST 52.3 iron type, 300 HB steel, 400 HB steel.

Na Fig. 3 apresentam-se as várias peças componentes de um engate compacto em que se pode verificar a sua simplicidade de concepção e construção.In Fig. 3 the various component parts of a compact coupling are shown in which their simplicity of design and construction can be verified.

Este engate é constituído por duas placas paralelas (C e C') com uma forma e dimensões adequada para se adaptarem ao acessório a acoplar. Estas placas estão dispostos de modo a definirem um rectângulo e estão fixas uma a outra através de duas cavilhas (B e Q') e de uma cavilha de segurança (A). As cavilhas B e B' para além de garantirem a união das duas placas paralelas garantem também a fixação do engate a lança da máquina e são capazes de rotação em torno do seu eixo permitindo o normal funcionamento do acessório sendo para isso possível garantir a lubrificação dos casquilhos em que assentam. A cavilha de segurança garante a fixação do engate ao acessório, através da sua inserção em orifícios existentes quer no engate quer nos olhais do acessório e uma vez colocada no local e fixa com um perno, é possível a normal operação do engate. A subsituição do acessório é possível mediante a remoção da cavilha de segurança e nessa altura é possível pegar noutro acessório com o mesmo engate.This coupling consists of two parallel plates (C and C ') of a shape and size suitable to adapt to the attachment to be coupled. These plates are arranged so as to define a rectangle and are secured to one another by two pins (B and Q ') and a locking pin (A). The bolts B and B 'in addition to ensuring the joining of the two parallel plates also ensure the attachment of the coupling to the boom of the machine and are able to rotate around its axis allowing the normal operation of the accessory being for this possible to ensure the lubrication of the the bushings on which they rest. The safety pin secures the attachment to the attachment by inserting it into existing holes in both the engagement and the attachment eyes, and once it is in place and fixed with a bolt, normal engagement operation is possible. Replacement of the accessory is possible by removing the safety pin and at this point it is possible to pick up another accessory with the same coupling.

Para além da produção deste engate ser baseada na soldadura das suas partes componentes, o mesmo poderá ser fundido, a excepção das cavilhas as quais são produzidas em torno mecânico ou CNC.In addition to the production of this coupling is based on the welding of its component parts, it can be cast, except for the bolts which are produced by mechanical or CNC.

Relativamente aos engates mecânicos tradicionais, este engate apresenta as vantagens de uma muito maior leveza e menores dimensões, garantindo uma produtividade acrescida da retro-escavadora a que está acoplado, para além de uma maior estabilidade e segurança de operação. Para além disso, o funcionamento do sistema de fixação, com cavilhas, permite que os acessórios sejam trocados com a intervenção de apenas um operador ao contrário do que sucede com os engates tradicionais de maiores dimensões. A redução de tamanho e a eliminação de componentes como trincos, molas e cilindros hidráulicos permite uma produção mais fácil e mais barata, podendo inclusivamente beneficiar de uma produção por fundição, tendo em conta a sua modularidade Relativamente aos engates hidráulicos, as duas grandes vantagens que este engate compacto apresenta são a muito maior simplicidade de operação, através da eliminação do trinco hidráulico, bem como as menores dimensões que apresenta, garantindo desta forma menores perdas de força e capacidade da máquina em que está instalado.With regard to traditional mechanical couplings, this coupling presents the advantages of a much greater lightness and smaller dimensions, ensuring an increased productivity of the backhoe to which it is coupled, in addition to greater stability and safety of operation. In addition, the operation of the fastening system, with bolts, allows the accessories to be changed with the intervention of only one operator in contrast to the larger traditional couplings. Reducing the size and elimination of components such as latches, springs and hydraulic cylinders allows for easier and cheaper production and can also be produced by casting, taking into account its modularity. this compact coupling presents a much simpler operation, by eliminating the hydraulic latch, as well as the smaller dimensions it presents, thus guaranteeing less loss of strength and capacity of the machine in which it is installed.

Na Fig. 4 apresenta-se uma representação de um engate compacto montado no extremo de uma lança em que se pode verificar que as suas reduzidas dimensões pouco efeito têm no comprimento total da lança da máquina, o que vai permitir manter as capacidades da mesma sem alterações.In Fig. 4 a representation of a compact coupling mounted at the end of a boom is shown where its small dimensions have little effect on the overall length of the boom of the machine, which will allow to maintain the capacities of the same without changes.

Na Fig. 5 pode ser verificado como o engate compacto (a direita) apresenta dimensões muito mais reduzidas que o engate tradicional (à esquerda). Esta redução de dimensões foi conseguida através da eliminação do trinco e pela sua substituição por um sistema de cavilhas de segurança. 0 engate objecto da presente invenção pode ser apresentado adaptado a vários modelos e marcas de retro-escavadora, mantendo a mesma estrutura base. As dimensões do engate também podem ser adaptadas de acordo com a capacidade do acessório a montar, permitindo que a presente invenção possa responder de forma completa a um amplo leque de solicitações do mercado. Assim, este engate pode ser associado a todos os tipos de baldes para retro-escavadoras, bem como a bicos de ripper, suportes de martelo, garfos e outros acessórios semelhantes. A grande versatilidade deste modelo de engate compacto é assim uma grande vantagem para os seus utilizadores.In Fig. 5 it can be seen that the compact coupling (right) has much smaller dimensions than the traditional coupling (left). This reduction in size was achieved by removing the latch and replacing it with a safety bolt system. The engaging object of the present invention may be shown adapted to various backhoe excavator models and brands, while maintaining the same base structure. The dimensions of the engagement can also be adapted according to the capacity of the attachment to be mounted, allowing the present invention to fully respond to a wide range of solicitations in the market. Thus, this coupling can be associated with all types of backhoe buckets as well as ripper nozzles, hammer holders, forks and other similar accessories. The great versatility of this compact coupling model is thus a great advantage for its users.

Na Fig. 6 apresenta-se uma representação de um engate compacto associado a um balde de retro-escavadora, em que se pode verificar que as suas reduzidas dimensões permitem realizar o acoplamento quase sem alterações relativamente aos olhais originais do balde.FIG. 6 shows a representation of a compact coupling associated with a backhoe bucket, where it can be seen that their small dimensions allow to realize the coupling almost unchanged with respect to the original lugs of the bucket.

Lisboa, 26 de Abril de 2006Lisbon, April 26, 2006

Claims

Reinforcement Compact mechanical coupling for retro-excavator coupling accessories, characterized in that it consists of two parallel plates (C and C ') with a shape and dimensions suitable to adapt to the attachment to be attached and fixed to the machine boom, are joined by two pegs capable of a bending movement on their axis (B and B '), which are inserted into holes in said parallel plates (C and C') with the aid of bearings (D), which can be lubricated , and of washers (F), and can not be removed from these holes by placing screws (G) at the end of the bolts (B and B '), or by any other fastening means, these bolts ensuring the mechanical coupling the boom of the machine, there is also a movable bolt (A), which is considered a safety pin, and which ensures the fastening between the mechanical coupling and the accessory to be coupled, inserting into two holes in the plate (C and C ') reinforced with two parts (E) within these plates and in corresponding holes in the lugs of the accessory to be coupled, this safety pin having a shape such that at one end it has a head that avoids the passage through the holes and at the other end a fixing bolt is inserted and its immobilization is guaranteed.