PT1896663E

PT1896663E - Suporte de articulação para ferramentas de máquinas de obras, constituindo um engate rápido e respectivo processo de fabrico

Info

Publication number: PT1896663E
Application number: PT06764629T
Authority: PT
Inventors: Serge Morin; Benjamin Leclercq; Rene Sieffert
Original assignee: Morin
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2010-10-28
Also published as: ES2349291T3; US20120233839A1; CA2612204A1; ATE472638T1; FR2886953B1; WO2006134245A1; EP1896663A1; DE602006015191D1; US20100172731A1; EP1896663B1; FR2886953A1

Description

ΕΡ1896663Β1

DESCRIÇÃO

SUPORTE DE ARTICULAÇÃO PARA FERRAMENTAS DE MÁQUINAS DE OBRAS, CONSTITUINDO UM ENGATE RÁPIDO E RESPECTIVO PROCESSO DE

FABRICO 0 presente invento refere-se - para uma determinada classe de máquinas de obras - ao fabrico do suporte de articulação de um engate rápido giratório na extremidade do braço da máquina. 0 invento refere-se mais particularmente a um processo de fabrico de um suporte de articulação fixado ao braço da máquina, destinado a ser ligado a um engate rápido, permitindo este processo fazer variar facilmente os parâmetros chave do movimento de deslocamento angular (cinemática). Para tal o invento visa a elaboração, a partir de uma mesma peça de base, chamada suporte genérico, de uma larga gama de suportes compatíveis com as máquinas portadoras do mercado.

De maneira conhecida, as máquinas do tipo escavadora hidráulica compreendem na extremidade do braço um paralelogramo deformável movido por um macaco que permite a rotação do engate rápido, o qual suporta a ferramenta de trabalho da máquina. É conhecido através da patente n° FR 2 657 596 concedida a Molin Frères um dispositivo de engate rápido de um balde numa escavadora hidráulica. Tal dispositivo é fiável e de bom desempenho, mas deve ter em conta a grande variedade de dimensões e de cinemáticas diferentes dos braços articulados das escavadoras hidráulicas. 1 ΕΡ1896663Β1 É conhecido através do pedido de patente FR 2 854 644 depositado por MORIN SAS, um dispositivo de engate rápido constituído por duas peças distintas, que apresenta por cima de uma parte invariante, um suporte adaptado a cada máquina em termos de bitolas, de diâmetros e de sistemas de retenção de eixos.

Estas patentes exigem a realização de uma peça própria adaptada para cada modelo de escavadora hidráulica o que impõe significativos stocks de peças e uma grande variedade de peças dedicadas a cada máquina, designadamente as retenções de eixos. 0 documento WO 99/06317 divulga um sistema de suporte de uma ferramenta ligada ao braço portador, na qual orifícios oblongos recebem adaptadores que compreendem meios de bloqueio em rotação e dotados de orifícios posicionados de maneira a fixar dois membros cilíndricos com um afastamento desejado. Um tal sistema não permite uma larga adaptação a diferentes cinemáticas porque os orifícios permanecem sensivelmente paralelos no plano de colocação e de aparafusamento da ferramenta. É conhecido através do documento JP 07 279193 um dispositivo de engate directo que propõe um suporte orientável com limitador de binário. Este tipo de dispositivo distingue-se de um engate rápido pelo facto de serem eixos de articulação da ferramenta que bloqueiam directamente a fixação da ferramenta à extremidade do braço articulado. Ao contrário dos engates rápidos descritos nas patentes FR 2 657 596 ou FR 2 854 644 que se bloqueiam e desbloqueiam ao jeito de um encaixe/desencaixe, um dispositivo de engate directo necessita de uma operação de montagem/desmontagem dos eixos. 2 ΕΡ1896663Β1

Por outro lado, bossas em sobreespessura predeterminam a posição das chumaceiras de ligação na parte elevada do dispositivo e são inseridos nestas chumaceiras, anéis de recepção do eixo de ligação à máquina portadora. 0 presente invento tem por objecto propor um suporte de articulação com uma concepção diferente que permite uma produção mais rápida e mais económica, e que oferece uma melhor adaptabilidade considerando-se sempre as restrições da cinemática de rotação do engate rápido à volta do braço da máquina.

Para adaptar o ângulo de abertura da ferramenta, o dispositivo objecto do invento propõe uma posição angular e em coordenadas adaptada a cada máquina da classe de máquina dada.

Para este efeito, é proposto um dispositivo de suporte de articulação de acordo com a reivindicação 4.

Assim, o invento propõe um dispositivo de suporte de articulação a partir do suporte genérico objecto do invento, que compreende uma parte inferior invariável para um dado sistema de engate rápido e uma parte superior especialmente adaptada à cinemática de cada máquina pela posição dos orifícios em ângulo e em coordenadas e pelo recorte do bordo superior das duas flanges, cuja forma é adaptada para um deslocamento angular sem colisão do dispositivo em torno do braço da máquina.

De acordo com uma outra particularidade, os membros cilíndricos apresentam pelo menos uma zona de recepção do braço portador da máquina, sendo a extensão em largura desta 3 ΕΡ1896663Β1 zona de recepção delimitada e feita inferior ao afastamento entre as flanges, pelas chumaceiras de adaptação. Estes membros cilíndricos são imobilizados em translação e/ou em rotação pelas referidas chumaceiras de adaptação e participam assim na resistência mecânica das flanges e do conjunto do suporte.

De acordo com uma outra particularidade, a parte inferior compreende pelo menos uma ponte transversal que permite ligar as flanges laterais, de maneira rígida. 0 presente invento tem igualmente por objecto propor um processo de fabrico de um suporte de articulação que permite simplificar, para dada classe de máquinas, o fluxo de produção dos equipamentos destinados às máquinas de Obras Públicas.

Para este efeito, é proposto um processo de fabrico de um dispositivo de suporte de articulação de acordo com a reivindicação 1. 0 processo permite assim fabricar um suporte de articulação a partir de uma peça genérica idêntica para uma dada classe de máquinas, sendo unificados os eixos e meios de retenção de eixos, sendo a largura e o deslocamento angular à volta do braço regulados para cada máquina unicamente pela dimensão e a posição angular e em coordenadas das chumaceiras de adaptação, e por um novo bordo maquinado por remoção de matéria na parte superior das flanges.

De acordo com uma outra particularidade, o processo compreende uma etapa de maquinação na parte inferior para formar meios próprios para um sistema de engate rápido. 4 ΕΡ1896663Β1

De acordo com uma outra particularidade, a etapa de preparação ou de maquinação na parte inferior é realizada a partir da peça de suporte genérica não especializada. É também proposto um suporte genérico de acordo com a reivindicação 8. 0 invento com as suas caracteristicas e vantagens, evidenciar-se-á mais claramente a partir da leitura da descrição feita em referência aos desenhos anexados nos quais: - A figura 1 mostra o dispositivo de acordo com o invento ligado ao braço da máquina e o deslocamento angular possível do conjunto engate rápido e ferramenta em funcionamento; - A figura 2 ilustra três estados sucessivos de fabrico de acordo com o invento que conduzem, a partir de uma peça de base genérica, a um suporte de articulação específico que forma um engate rápido; - A figura 3 ilustra em vista de perfil e em corte, a arte conhecida de vários engates rápidos de uma mesma classe de máquinas, para se mostrar a diversidade; - As figuras 4A, 4B, 4C e 4D mostram respect ivamente vistas de perfil e frontais de engates rápidos obtidos pelo processo de acordo com o invento tendo cada um dos engates, posições de orifícios, idênticas às da figura 3 e um novo bordo superior adaptados a uma cinemática específica de deslocamento angular; 5 ΕΡ1896663Β1 - A figura 5 mostra uma vista em corte da ligação do braço de um suporte de articulação de acordo com o invento e a repartição dos esforços nas duas flanges; - A figura 6 representa logigramas de desenrolamento das etapas de fabrico de um suporte de articulação de acordo com dois modos de realização preferidos do invento; 0 invento será agora descrito com referência às figuras 1 a 4.

De maneira conhecida, as escavadoras hidráulicas ou máquinas análogas compreendem na extremidade do braço (A) um paralelogramo deformável movido por um macaco (B) que permite a rotação da ferramenta (E) por meio do suporte de articulação (D) . A figura 1 ilustra um exemplo de deslocamento angular (35) permitido para um conjunto: engate rápido e ferramenta. 0 tipo de suporte de articulação (D) contemplado no invento compreende uma parte suporte (21) superior que tem um primeiro meio de fixação para fazer o dispositivo (D) móvel em rotação à volta de um primeiro eixo (XI), e um segundo meio de fixação disposto consoante um segundo eixo (X2) paralelo ao primeiro eixo (XI) para receber pelo menos um órgão (C) de accionamento em rotação do dispositivo (D) . A parte superior (21) é solidária com uma parte inferior (22) destinada a ligar uma ferramenta (E) . Compreender-se-á facilmente que as posições relativas dos eixos XI e X2 em relação à ferramenta (E) influenciam directamente o deslocamento angular (35) e os ângulos característicos (AF) e (AFL).

No modo de realização da figura 2, a parte inferior (22) do dispositivo de articulação (D) compreende meios próprios 6 ΕΡ1896663Β1 ao sistema de engate rápido descrito na patente N° FR 2 657 596. 0 suporte constitui então um acoplador de um engate rápido. 0 objecto do invento consiste, por um lado, em integrar ao suporte de articulação (D) , os membros cilíndricos (24,25) que formam eixos geométricos (XI e X2) e em unificar as retenções de eixos para uma classe de máquina e, por outro lado, em criar uma forma genérica de fundição ou de soldadura mecânica remaquinada a pedido em função do modelo da máquina portadora, permanecendo a variação dos produtos confinada à: - forma das chumaceiras (4,5) definidas para ajustar o diâmetro (D1,D2) e cota largura interior (L1,L2) para a ligação ao braço da máquina portadora; posição das chumaceiras (4,5) na forma genérica, determinada pelo respeito dos ângulos cinemáticos e do deslocamento angular (AF, AFL, 35); - forma de ligação exterior da flange (11,12) definida para evitar qualquer colisão durante o deslocamento angular do dispositivo (D) à volta do braço da máquina.

Como ilustrado na figura 3, foi observado pelos inventores nos produtos do estado da arte, que para uma determinada gama de máquinas portadoras, a dispersão das bitolas (101,102,103,104), larguras entre as duas flanges, (301,302,303,304) e sistemas de retenção de eixos (201: ranhura; 204: piões; 202: coleira; 203: pião roscado) era muito alargada.

Esta diversidade constitui o ponto de variação mais marcante em termos industriais na produção de um suporte de 7 ΕΡ1896663Β1 articulação (D) . Por outro lado, a forma e afastamento das flanges (401,402,403,404) são actualmente adaptados a cada modelo. Para permitir uma produção em série, o invento propõe um novo processo de fabrico, que permite adaptar da maneira mais simples, o suporte de articulação (D) às dimensões do braço (A) da máquina.

As figuras 4A a 4D retomam respectivamente os acopladores da figura 3, sendo cada um dos acopladores das figuras 4A a 4D um exemplo particular de dispositivo que segue o invento. Para reencontrar as caracteristicas cinemáticas notar-se-á que a posição do eixo XI varia em coordenadas (X1-1;Y1-1) a (Xl-4;Yl-4) e em ângulo (respectivamente alfa 1, alfa 2, alfa3, alfa4) para cada acoplador. Para reencontrar o bordo superior imposto pela colisão no braço portador, os bordos superiores (14-1, a 14-4) são remaquinados de maneira especifica. Notar-se-á que a nova largura interior das flanges (LO) é constante para o conjunto da gama.

De acordo com um modo de realização preferido do invento, o dispositivo suporte de articulação (D) representado na figura 2 está dotado com chumaceiras de adaptação (4,5) que permitem suportar e guiar os membros cilíndricos (24,25) que formam os primeiros e segundos meios de fixação à máquina portadora. Cada membro cilíndrico (24,25) possui um diâmetro determinado (D1,D2) e atravessa as duas flanges laterais (11,12) opostas do dispositivo de suporte (D) . Os membros cilíndricos têm, por exemplo, um mesmo comprimento predeterminado (L) superior ao afastamento (LO) previsto constante entre as flanges (11,12). 8 ΕΡ1896663Β1 0 suporte de articulação (D) de acordo com o invento compreende, vantajosamente, dois pares de orifícios (D31,D32) repartidos nas duas flanges laterais (11,12), de diâmetro (D31,D32) superior ao diâmetro determinado (D1,D2) dos membros cilíndricos (24,25) que lhe são associados. Assim, as chumaceiras de adaptação (4,5) asseguram a posição dos membros cilíndricos (24,25) nos pares de orifícios (D31,D32). 0 suporte (D) comporta igualmente meios de fixação de cada chumaceira de adaptação (4,5) nas flanges (11,12) nos orifícios (D31,D32).

Como ilustrado na figura 5, as chumaceiras de adaptação (4,5) compreendem meios (44,45) de bloqueio em translação e/ou em rotação dos membros cilíndricos (24,25). De acordo com o modo de realização ilustrado do invento, o meio (45) de bloqueio é uma cavilha elástica atravessada que imobiliza o membro (25) em rotação e em translação, limitando-se o meio (44) a uma imobilização em translação por intermédio de um anel elástico montado numa ranhura praticada no membro cilíndrico (25).

Cada chumaceira de adaptação (4,5) compreende uma porção (3) em ressalto virada para o interior que permite delimitar para cada eixo (XI,X2) um comprimento livre (L1,L2) do membro cilíndrico (24,25) que corresponde à largura do braço da máquina, e inferior ao afastamento (LO) entre as flanges (11,12). Dito de outra maneira, a largura interior (Ll) necessária à montagem do dispositivo de suporte de articulação (D) no braço (A) articulado, é obtida pela variação da espessura do ressalto (3) das chumaceiras (4,5). Igualmente, a segunda largura interior (L2) pode ser diferente da primeira largura interior (Ll). 9 ΕΡ1896663Β1

Com referência às figuras 1 e 2, o braço (A) articulado portador é montado livre em rotação num primeiro membro cilíndrico (25) e o órgão (C) de accionamento em rotação é montado livre em rotação no segundo membro cilíndrico (24).

Se a maioria dos eixos dos construtores compreende uma retenção de eixo unilateral, os eixos ligados ao presente invento compreendem meios de bloqueio (44,45) associados ou integrados nas chumaceiras (4,5). Um esforço (FO) lateral transmitido pelo braço (A) no dispositivo de suporte de articulação (D) será recuperado pelas forças (F1,F2) respectivamente nas flanges (11,12). No caso de uma retenção de eixo unilateral, o esforço lateral FO seria completamente recuperado por apenas uma das flanges, sendo o membro (24,25) incapaz de transmitir um esforço axial. Estes meios de bloqueio (44,45) permitem reprimir as flanges (11,12) e participam assim na resistência e na rigidez do conjunto formado pelos membros cilíndricos, pelas flanges e pela ponte (24,25,11,12,13).

Com referência às figuras 1 e 2, a parte suporte superior (21) compreende por cima dos pares de orifícios (D31,D32) um novo bordo longitudinal (14, Figura 2) das flanges (11,12) adaptado para evitar toda a colisão com o braço da máquina durante o deslocamento angular. Estes novos bordos são vantajosamente obtidos por remaquinação de uma parte superior (20) do suporte de articulação genérico (61).

Com referência às figuras 2 e 6, o processo de fabrico compreende: - uma etapa (E0) de fabrico de um suporte genérico (61) dotado com duas flanges laterais (11,12) opostas, cada 10 ΕΡ1896663Β1 uma tendo uma superfície (S) suficiente para permitir a elaboração de suportes de articulação de dimensões variadas em função das restrições ligadas ao braço articulado (A) da portadora; - uma primeira etapa (El) de especialização que inclui uma remaquinação numa parte superior (20) do suporte genérico (61) para delimitar em cada flange (11,12) um novo bordo superior (14) adaptado para permitir um deslocamento angular sem colisão do dispositivo de suporte (D) à volta do braço (A) segundo o eixo (XI); - uma segunda etapa (E2) de especialização que inclui a perfuração de dois pares de orifícios (D31,D32) repartidos nas flanges laterais (11,12) por baixo dos bordos superiores (14) resultantes da remaquinação para formar uma peça intermédia; - uma terceira etapa de especialização da peça obtida por maquinação dos meios de ligação (100,200) da parte inferior (22); - uma quarta etapa (E4) de especialização que inclui a montagem através dos pares de orifícios (D31,D32) das chumaceiras de adaptação (4,5) e de dois membros cilíndricos (24,25) que têm um mesmo comprimento pré-determinado (L) e dos meios de bloqueio (44,45) em translação e/ou rotação dos membros cilíndricos.

De acordo com uma outra particularidade, o processo compreende uma etapa de maquinação (E3) na parte inferior (22) para formar meios (100,200) próprios para um sistema de engate rápido. 11 ΕΡ1896663Β1

Naturalmente, a cronologia das etapas de especialização pode ser adaptada, podendo as maquinações e preparação (100,200) da parte inferior (22) ser, por exemplo, formadas directamente na peça genérica (61), a montante das etapas (El) e/ou (E2). Uma tal sequência de etapa permite constituir uma referência de maquinação "primária" reutilizável então para as etapas ulteriores.

Uma das vantagens dos dispositivos de suporte de articulação (D) obtidos de acordo com o invento é a adaptação a uma grande variedade de cinemáticas. Cada dispositivo (D) é especificamente construído em função da cinemática da ferramenta, graças nomeadamente à variação da posição dos orifícios (D31,D32).

Deve ser evidente para os peritos na arte, que o presente invento permite modos de realização consoante numerosas outras formas específicas nos limites das reivindicações.

Lisboa, 21 de Outubro de 2010 12

Claims

ΕΡ1896663Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de fabrico de um dispositivo de suporte de articulação que compreende numa parte superior (21) duas linhas de eixos (XI,X2) ligadas ao braço portador de uma máquina de obras, sendo a parte inferior (22) deste suporte prevista para ligar uma ferramenta (E) de maneira amovível e rápida, sendo o referido processo caracterizado por compreender: - uma etapa (EO) de fabrico numa peça monobloco de um suporte genérico com articulação (61) dotado de duas flanges laterais (11,12) opostas, cada uma tendo uma superfície (S) suficiente para permitir a elaboração dos orifícios de ligação próprios para cada máquina portadora e variáveis para a classe de máquinas; - uma primeira etapa (El) de especialização do suporte genérico (61) que inclui uma remaquinação numa parte superior (20) para delimitar em cada flange (11,12) um novo bordo superior (14) adaptado para permitir um deslocamento angular sem colisão do dispositivo de suporte (D) à volta do braço (A) segundo o eixo (XI) de ligação com a portadora; uma segunda etapa (E2) de especialização por perfuração no suporte resultante da primeira etapa (El) de especialização, de dois pares de orifícios (D31,D32) repartidos nas flanges laterais (11,12) por baixo dos bordos superiores (14) e cuja posição angularmente e em coordenadas nas flanges (11,12) depende da cinemática da máquina à qual o dispositivo (D) é destinado; 1 ΕΡ1896663Β1 - uma terceira etapa de especialização por maquinação na parte inferior (22) do suporte resultante da segunda etapa (E2) de especialização, de meios de ligação (100,200); - uma quarta etapa (E4) de especialização por montagem no suporte resultante da terceira etapa (E3) de especialização através dos pares respectivos de orifícios (D31,D32) de dois membros cilíndricos (25,24) que têm um mesmo comprimento pré-determinado (L), com a ajuda de chumaceiras de adaptação (4,5) e de meios de bloqueio (44,45) em translação e/ou rotação dos membros cilíndricos (24,25).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, que compreende uma etapa de maquinação (E3) na parte inferior (22) para formar meios (100,200) próprios para um engate rápido, que compreende ganchos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a etapa de especialização (E3) da parte inferior (22) ser realizada a partir do suporte genérico (61) a montante das outras etapas de especialização (El,E2,E4).
4. Dispositivo de suporte de articulação (D) para máquina de obras dotada com um braço portador com posições cinemáticas determinadas, composto por uma parte superior (21) que compreende duas flanges laterais (11,12) paralelas que têm um afastamento constante (L0) determinado para uma classe de máquinas portadoras e por uma parte inferior (22) destinada à fixação de uma ferramenta (E) , caracterizado por a parte superior (21) e a parte inferior (22) fazerem parte de uma peça monobloco e por a parte inferior (22) compreenderem 2 ΕΡ1896663Β1 meios de ligação para que o referido dispositivo (D) constitua um engate rápido, compreendendo o dispositivo: - dois pares de orifícios (D31,D32) em frente-a-frente nas flanges laterais (11,12), de eixos (XI,X2) dispostos angularmente e em coordenadas de maneira determinada para respeitar o deslocamento angular (AF,AFL,35) em relação ao braço (A) da máquina portadora; - chumaceiras de adaptação (4,5) aplicadas por meios de montagem nos referidos orifícios (D31,D32); e dois membros cilíndricos (24,25) suportados pelas chumaceiras de adaptação (4,5) que comportam meios de bloqueio (44,45) em translação e/ou rotação para assegurarem uma recuperação de esforços laterais pelas duas flanges (11,12).
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, no qual os membros cilíndricos (24,25) apresentam, pelo menos, uma zona (L1,L2) de recepção do braço portador da máquina, sendo a largura desta zona de recepção delimitada e feita inferior ao afastamento (LO) das flanges (11,12) pelas chumaceiras de adaptação (4,5).
6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, no qual a parte inferior (22) compreende, pelo menos, uma ponte transversal (13) que permite ligar de maneira rígida as flanges laterais (11,12), compreendendo a parte superior (21) por cima dos orifícios (D31,D32) um novo bordo (14) das flanges (11,12) adaptado para evitar toda a colisão do dispositivo (D) com o braço portador durante o deslocamento angular. 3 ΕΡ1896663Β1
7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 4 a 6, no qual os referidos meios de bloqueio (44,45) compreendem uma cavilha elástica (45) que atravessa um membro cilíndrico (25) e um anel elástico (44) montado numa ranhura deste membro cilíndrico (25).
8. Suporte genérico (61) para a concretização do processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, que compreende numa mesma peça monobloco, uma parte inferior (22) destinada à fixação de uma ferramenta (E) e uma parte superior (21), caracterizado por a parte superior (21) comportar duas flanges laterais (11,12) paralelas que têm um afastamento constante (LO) determinado para uma classe de máquinas portadoras, tendo cada uma das duas flanges laterais (11,12) opostas, uma superfície (S) suficiente para permitir, por um lado, uma remoção de matéria numa parte superior das referidas flanges (11,12) para delimitar um novo bordo, e por outro lado, a elaboração, por baixo deste novo bordo, de orifícios de ligação, de posições próprias para cada máquina portadora e variáveis para a classe de máquinas.
9. Suporte genérico (61) de acordo com a reivindicação 8, no qual as duas flanges (11,12) são planas e sem sobreespessura. Lisboa, 21 de Outubro de 2010 4