SEGURO PARA SUJETAR PIEZAS DE DESGASTE A EQUIPOS PARA MOVIMIENTOS DE TIERRAS
Campo de la Invención La presente invención pertenece a seguros para sujetar piezas de desgaste y equipos para movimientos de tierras. Antecedentes de la Invención Las piezas de desgaste comúnmente se fijan a equipos para movimientos de tierras tales como cucharones de excavación y similares. Por ejemplo, los dientes y cubiertas generalmente se montan a lo largo del extremo de excavación de un cucharón de excavación para proteger al cucharón contra el desgaste y para mejorar la operación de excavación. Dichos montajes de desgaste típicamente incluyen una base, un componente de desgaste, y un seguro para sujetar el componente de desgaste a la base de manera que se pueda soltar. La base se fija al equipo como una pieza integrada del equipo, o como uno o más componentes que se fijan al equipo mediante soldadura o unión mecánica. El componente de desgaste encaja sobre la base. La base ensamblada y el componente de desgaste definen de manera cooperativa una abertura en la cual el seguro se recibe para sujetar el componente de desgaste a la base de manera que se pueda soltar. Los componentes de desgaste para equipos para
movimientos de tierra comúnmente se someten a condiciones severas y/o carga pesada. Por consiguiente, es conveniente que el seguro sea fuerte para retener de manera efectiva el componente de desgaste al equipo, resistente a la expulsión durante el uso, y que se pueda retirar fácilmente en el campo cuando se necesite reemplazar el componente de desgaste. Muchas disposiciones de seguro diferentes han sido diseñadas en un esfuerzo para cumplir con estos objetivos con diferentes grados de éxito. Breve Descripción de la Invención La presente invención pertenece a seguros mejorados para asegurar componentes de desgaste a equipos para movimientos de tierras que sean fuertes, durables, resistentes a expulsión, fáciles de fabricar con costos reducidos, y de uso simple y seguro. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el seguro incluye cuerpos que están interconectados para movimiento de pivote entre una posición de retención en donde el seguro sujeta una pieza de desgaste al equipo para movimientos de tierra y una posición de liberación en donde el seguro permite la liberación del componente de desgaste del equipo. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro es articulado para movimiento entre la posición de retención y la posición de liberación. En la posición de
retención, el seguro define un pasador robusto que se fija dentro de una abertura en la pieza de desgaste para resistir cargas aplicadas a la pieza de desgaste durante el uso. En la posición de liberación, el seguro es articulado respecto a la bisagra para permitir el fácil retiro o instalación del seguro dentro o desde el montaje de desgaste, permitiendo así el fácil reemplazo de la pieza de desgaste en el campo. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el cuerpo del seguro incluye paredes extremas que de preferencia están formadas para cooperar con los lados de la abertura y de esa forma evitar la expulsión el seguro durante el uso. Como resultado, se logra la retención del seguro mediante la propia fuerza del pasador y no se apoya en una aldaba movible, imanes, soldadura adicional u otros medios separados que requieran piezas adicionales y/o sean más susceptibles a expulsión durante el uso. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro está conformado por dos cuerpos que están unidos entre sí por una bisagra, la cual de preferencia se forma de componentes que están integrados a los cuerpos. Esta construcción reduce el número de componentes, facilita la fabricación, reduce los costos, y fortalece el seguro. En una modalidad recomendada, un componente de seguro se forma con un poste integrado mientras que el otro componente de seguro tiene un agujero complementario.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro es plegable para su inserción dentro de y liberación de un montaje de desgaste, e incluye un retén para evitar el plegado mientras está en la posición de retención para evitar la pérdida del seguro y la pieza de desgaste durante el uso. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro incluye un retén que está roscado dentro de un pasaje encajando ambos componentes. El retén puede tener muchas configuraciones diferentes. Sólo como ejemplos, el retén se puede extender dentro de ambos componentes, se puede insertar a lo largo de una unión entre los componentes, y se puede extender en una de las múltiples direcciones. El retén también puede ser una varilla roscada, cuña o tornillo de ajuste, o tener otras configuraciones resistentes al pivoteo o plegado del seguro. El retén de preferencia es fácil de usar, y permite su instalación y retiro sin la necesidad de martilleo, lo cual ayuda a proporcionar un proceso de reemplazo más seguro y fácil. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro incluye componentes movibles que se fijan en la posición de retención mediante una cuña roscada. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el seguro se proporciona con un medio para efectuar la articulación y retiro del seguro del montaje de desgaste. En una construcción, el seguro incluye un mango para ser encajado
por una herramienta para manipular el seguro. En una construcción alternativa, el seguro se proporciona con un engranaje motor que articula el seguro para su retiro. En una construcción recomendada, el engranaje motor está roscado a través de uno de los cuerpos para presionar contra el montaje y mover el seguro dentro de su posición de liberación articulada. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un montaje de desgaste caracterizado porque el componente de desgaste es una cubierta asegurada a un borde de un cucharón de excavación con el seguro de acuerdo con la presente invención (en donde el borde sólo se muestra parcialmente). La Figura 2 es una vista en perspectiva expandida del montaje de desgaste de la Figura 1 sin el seguro. La Figura 3 es una vista de sección transversal tomada a lo largo de la línea 3-3 en la Figura 1. La Figura 4 es una vista en perspectiva de la pieza de desgaste de la Figura 1 con el seguro en su lugar. La Figura 5 es una vista de sección transversal tomada a lo largo de la línea 5-5 en la Figura 1. La Figura 6 es una vista de sección transversal tomada también a lo largo de la línea 5-5 en la Figura 1, pero con el seguro en una posición de liberación articulada para su retiro del montaje.
La Figura 7 es una vista en perspectiva del seguro en una posición de cierre. Las Figuras 8 y 9 son vistas en perspectiva expandidas del seguro. Las Figuras 10 y 11 son independientemente una vista en perspectiva de uno de los componentes del seguro. La Figura 12 es una vista en perspectiva de una construcción del seguro alternativo de acuerdo con la presente invención. La Figura 13 es una vista en perspectiva del seguro alternativo en la posición de liberación. La Figura 14 es una vista en perspectiva expandida del seguro alternativo. La Figura 15 es una vista de sección transversal a lo largo de la línea 5-5 en la Figura 1, pero del seguro alternativo en la posición de liberación. La Figura 16 es una vista en perspectiva de un montaje de desgaste caracterizado porque la pieza de desgaste es una cubierta asegurable a un borde de un cucharón de excavación con un segundo seguro alternativo de acuerdo con la presente invención. La Figura 17 es una vista en perspectiva del montaje de desgaste en donde se muestra el segundo seguro alternativo en una posición de liberación. La Figura 18 es una vista en perspectiva del segundo
seguro alternativo en la posición de retención. La Figura 19 es una vista en perspectiva del segundo seguro alternativo en donde se ha retirado el retén. La Figura 20 es una vista en perspectiva de un primer componente del segundo seguro alternativo. La Figura 21 es una vista en perspectiva de un segundo componente del segundo seguro alternativo. La Figura 22 es una vista en perspectiva del segundo componente del seguro con el retén. La Figura 23 es una vista en perspectiva de un cuarto seguro alternativo de acuerdo con la presente invención. La Figura 24 es una vista en perspectiva de un primer componente del cuarto seguro alternativo. La Figura 25 es una vista en perspectiva de un segundo componente del cuarto seguro alternativo. Descripción Detallada de la Invención La presente invención pertenece a un seguro (10) para sujetar un componente de desgaste (12) a un equipo para movimientos de tierra de manera que se pueda soltar (14). Para ilustrar la invención en esta solicitud, el seguro (10) se describe en el contexto de sujetar una cubierta a un borde de un cucharón de excavación. Como un ejemplo, la cubierta a la que se hace referencia generalmente es como se describe en la Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 2007-0044349, la cual se incorpora por referencia. Sin
embargo, un seguro de acuerdo con la presente invención se podría usar para sujetar otros componentes de desgaste que incluyen, por ejemplo, (i) otras cubiertas (por ejemplo, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,088,214, la cual se incorpora por referencia), (ii) dientes de excavación (por ejemplo, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,653,048, la cual está incorporada a la presente invención como referencia), (iii) correderas u otros componentes de desgaste para cucharones (por ejemplo, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,241,765, la cual está incorporada a la presente invención como referencia), (iv) componentes de desgaste para otros tipos de excavadoras tales como cabezales cortantes de dragado (por ejemplo, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 6,729,052, la cual está incorporada a la presente invención como referencia), y (v) componentes de desgaste para otros tipos de equipos para movimientos de tierras usados en conexión con operaciones de excavación tales como chimeneas de minerales, revestimientos de fondo de camión, etc. Adicionalmente, los términos relativos tales como hacia adelante, hacia atrás, arriba o abajo se usan por conveniencia de explicación con referencia a la Figura 1; otras orientaciones son posibles. En una modalidad de la presente invención (Figs. 1-11), la cubierta (12) encaja sobre el borde (16) entre dos narices
(18) (Figs. 1-3) que soportan las puntas de excavación (que no se muestran). En una construcción recomendada, el borde (16) incluye un inserto (25) que se fija en su lugar mediante soldadura (32). El inserto define una protuberancia (26) cerca del extremo delantero (27) del borde para sujetar la cubierta (12). El borde, por supuesto, podría tener muchas construcciones diferentes y podría incluir esta protuberancia (u otro tipo de base) sin el uso de un inserto. La cubierta (12) incluye un par de patas (20, 22) para montarse sobre el borde (16), y un extremo delantero que se puede desgastar (24) (Figs. 1-4). La pata (20) incluye una muesca (34) a lo largo de su superficie interior (36) para recibir la protuberancia (26), y una abertura (38) a través de la pata para recibir el seguro (10). El seguro encaja dentro de la abertura (38) y se extiende por debajo de la pata para contraponerse a la cara posterior (40) la protuberancia (26) para sujetar la cubierta en su lugar; es decir, con el seguro (10) en la abertura (38), la cubierta no se puede extraer del borde debido al empotramiento del seguro (10) contra la protuberancia (26). El seguro (10) incluye dos cuerpos o componentes (42, 44) que están unidos entre sí a modo de pivote para movimiento sobre un eje lateral (46) entre una posición de retención (Figs. 5 y 7) y una posición de liberación (Fig. 6). En una construcción recomendada, cada cuerpo (42, 44) tiene una configuración
generalmente en forma de L con una porción base (48, 50), y una proyección (52, 54) (Figs. 5-10), a pesar de que se pueden usar otras formas. En el ejemplo ilustrado, el primer cuerpo (42) incluye un poste integrado (56) que se proyecta desde una cara interior (58) de proyección (52). El segundo cuerpo (44) incluye un agujero complementario (60) en la cara interior (62) de proyección (54). El poste se recibe dentro del agujero (60) para formar una bisagra (64) que une a modo de pivote el primer y segundo cuerpo (42, 44) entre sí para movimiento limitado sobre el eje (46). Alternativamente, la bisagra podría tener otras construcciones incluyendo, por ejemplo, la formación de cada proyección con un agujero para recibir un pasador de pivote sujetado en su lugar mediante anillos de retención o similares. Cada cuerpo (42, 44) está formado con un canal roscado
(68, 72). El canal (68) está formado en el extremo libre (66) de proyección (52), y cada canal (72) está formado en la superficie delantera (70) de la porción de base (50). Cuando los cuerpos (42, 44) están ensamblados juntos entre sí y en la posición de retención, el extremo libre (66) se fija opuesto a la superficie delantera (70) de modo que los canales (68, 72) están alineados entre sí para formar de manera colectiva un pasaje (74). De preferencia, cada canal (68, 72) define, en sección transversal lateral, un semicírculo de modo que los dos canales forman de manera colectiva un pasaje circular
completo, a pesar de que menos de un semicírculo completo para cada uno o un canal es posible. De preferencia, ambos canales (68, 72) están formados con segmentos roscados para definir de manera cooperativa un pasaje roscado (74). Sin embargo, los canales podrían estar parcialmente roscados o se podrían proporcionar roscas solamente a lo largo de un canal. Un retén (76) en forma de una varilla roscada está roscado dentro del pasaje (74) con el seguro (10) en la posición de retención para evitar movimiento relativo entre los dos componentes (42, 44). Un receptáculo hexagonal (77) u otra formación de engranaje de herramienta se proporciona en la parte superior del retén (76) para girar el retén. Con el retén insertado en el pasaje (74) (Figs. 1, 3-5 y 7), los cuerpos (42, 44) no se pueden pivotar sobre el eje (46). Como resultado, el seguro presenta un pasador fuerte e integrado para resistir carga pesada y evitar la liberación de la cubierta (12) del borde (16). Cuando se retira el retén (76), los cuerpos (42, 44) pueden girar sobre el eje (46) desde la posición de retención (o cerrada) a la posición de liberación (Fig. 6). Las esquinas inferiores (82, 84) de los extremos libres (66, 78) son redondeadas o formadas de otra manera para proporcionar suficiente espacio libre para que los componente (42, 44) puedan girar sobre el eje (46) a la posición de liberación. Las esquinas (82, 84) de preferencia se empotran contra las caras delanteras (70, 80) de los cuerpos (42, 44) en la posición de
liberación para facilitar el retiro y la instalación del seguro. Otras alternativas son posibles. Por ejemplo, se podrían formar canales roscados en el extremo libre (78) de proyección (54) y la superficie delantera (80) de la porción de base (48). Además, como una alternativa, la varilla y los pasajes podrían no estar roscados con la varilla sujeta en su lugar por una traba, sujetadores de retención u otros dispositivos de fijación. Adicionalmente, otros retenes se podrían usar para evitar movimiento de pivote entre los cuerpos (42, 44). Por ejemplo, otras placas o varillas se podrían extender a través de los cuerpos en diferentes direcciones y/o diferentes ubicaciones para evitar movimiento relativo entre los cuerpos (42, 44). Además, el seguro se podría mantener en la posición de retención mediante un componente o estructura externa que forma parte del montaje pero sin ser parte del seguro. También, otras construcciones de bisagra y retén se podrían usar para proporcionar suficiente resistencia, permitir la articulación para inserción y retiro, y permitir acceso para el retén. Además, mientras que se describen los cuerpos (42, 44) con longitudes iguales o similares y se forman extremos opuestos del seguro, se podrían usar otras disposiciones. Por ejemplo, los cuerpos podrían tener diferentes longitudes o cada uno podría extenderse en la longitud completa del seguro. También el seguro podría comprender un elemento plegable,
pero sin estar conformado por dos componentes unidos por un pasador de pivote. Otras disposiciones se podrían usar para presentar un seguro firme y seguro en la posición de retención, pero que permita el plegado del seguro a la posición de liberación. En cada una de estas diferentes maneras, el seguro posee una longitud más corta en la posición de liberación que en la posición de retención de modo que sólo se libera cuando es conveniente. Durante el uso, el seguro (10) encaja en la abertura (38) de la cubierta (12) (Figs. 1, 3 y 5). Las paredes extremas (86, 88) de los cuerpos (42, 44) están inclinadas hacia abajo y hacia afuera para encajar debajo de las paredes extremas (90, 92) de la abertura (38) (Fig. 5). Este encaje impide el retiro o expulsión del seguro cuando el retén (76) está en el pasaje (74). Sin embargo, paredes formadas tales como paredes escalonadas, paredes con proyecciones, o paredes extremas formadas de otra manera (86, 88) se podrían usar para asegurar el seguro en su lugar. Como una alternativa, aldabas, trabas, imanes, obstrucciones u otros medios se podrían usar para sujetar el seguro (10) en la abertura (38). Para reemplazar una cubierta gastada, primero se debe retirar el seguro (10). Para hacer esto, el retén (76) se desenrosca del pasaje (74), y los cuerpos (42, 44) se mueven a manera de pivote sobre el eje (46) a su posición de liberación (Fig. 6). En esta posición, las paredes extremas (86, 88) del
seguro despejan las paredes extremas (90, 92) de la abertura de manera que el seguro se pueda retirar del montaje de desgaste (93). Al menos un cuerpo (42, 44) (y de preferencia ambos para permitir el retiro de cualquier dirección) se proporciona con un mango (94) para facilitar el movimiento de pivote de los cuerpos y la extracción del seguro de la abertura. En la modalidad recomendada, los mangos (94) se forman como cavidades inclinadas para recibir una herramienta de extracción (101); a pesar de que se podrían usar otras formas de mangos. Cada cuerpo (42, 44) también de preferencia incluye una depresión (104) separada del mango (94) para soportar de manera estable un fulcro (107) de la herramienta (101). En uso, un extremo de agarre (109) de la herramienta (101) encaja dentro de la cavidad (94) en el cuerpo (42) (ó 44) con el fulcro (107) apoyado en una depresión (104). La palanca (111) de la herramienta (101) es presionada hacia abajo para extraer el centro del seguro (10) hacia arriba de manera que los cuerpos (42, 44) giran sobre la bisagra (64). En esta posición, el seguro se puede extraer fuera de la abertura (38) con la herramienta (101). Una vez que se coloca una nueva cubierta en el borde (16), los cuerpos se manipulan manualmente dentro de la posición de liberación y el seguro se deja caer dentro de la abertura (38). Los cuerpos se extienden naturalmente hacia su posición cerrada cuando se colocan en el montaje (93). El retén (76) puede, entonces, nuevamente, estar roscado dentro del
pasaje (74) para retener los cuerpos (42, 44) en la posición de retención (Figs. 1 y 5). Como una alternativa, el seguro (110) (Figs. 12-15) se puede usar para sujetar la cubierta (12) (u otros componentes de desgaste) al borde (16) (u otro equipos para movimientos de tierras) en el lugar del seguro (10). Los seguros (10 y 110) generalmente son iguales excepto que el seguro (110) incluye un retén (176) diferente, y un engranaje motor (177) en el lugar de los mangos (94). Más específicamente, el seguro (110) incluye dos cuerpos (142, 144) conectados a manera de pivote entre sí para movimiento entre una posición de retención (Fig. 12) para sujetar el componente de desgaste al equipo y una posición de liberación (Fig. 13) para permitir la instalación y retiro del seguro. El cuerpo (142) incluye un poste (156) que es recibido dentro del agujero (160) en el cuerpo (144) para formar la bisagra (164). El poste (156) incluye un plano (157) que coopera con el retén (176). En esta modalidad, el retén es un tornillo fijo recibido dentro del pasaje roscado (174) en proyección (154); es decir, el pasaje (174) se extiende entre la superficie superior (179) y el agujero (160). En la posición de retención, el plano (157) se fija generalmente perpendicular al pasaje (174) para permitir que el tornillo fijo (176) esté ajustado contra el plano y evitar así movimiento relativo entre los cuerpos (142, 144). Esta disposición elimina la necesidad de alinear los canales (68, 72)
para recibir el retén (76), como en el seguro (10). Adicionalmente, en esta modalidad, el retén se puede retraer para permitir la liberación del seguro sin retirar el retén. Como resultado, el seguro permanece como un montaje integrado tanto en la posición de retención como de liberación. Este beneficio además se podría obtener para otros retenes que simplemente se extienden dentro de ambos cuerpos pero no están insertados a lo largo de la unión de los dos cuerpos del seguro. Como una alternativa para los mangos, el seguro (110) incluye un engranaje motor (177) que mueve el seguro de la posición de retención a la posición de liberación. El engranaje motor (177) elimina la necesidad de una herramienta de palanca (101) separada para retirar el seguro. En una construcción recomendada, el engranaje motor (177) es una varilla roscada recibida en el agujero de paso (181) en el cuerpo (142) cercano al centro del seguro. A pesar de que el agujero de paso (181) se muestra adyacente a la cara delantera (180) podría estar ubicado en otras partes del cuerpo (142 ó 144). Para retirar el seguro (110), primero se afloja o retira el tornillo fijo (176). El engranaje motor (177) se enrosca hacia abajo a través del cuerpo (142) para presionar contra una parte superior la protuberancia (26) y empujar el centro del seguro (110) hacia arriba. Este movimiento provoca que los cuerpos (142, 144) giren sobre la bisagra (164) a su posición de liberación cuando
el seguro se puede sujetar y retirar manualmente. Otras combinaciones de características se podrían usar de manera conjunta. Por ejemplo, un seguro con un retén estilo tornillo fijo se podría usar con un seguro que tiene mangos para facilitar el contacto con una herramienta de extracción. Alternativamente, un seguro con un engranaje motor se podría usar con un retén encajado en un pasaje definido entre los dos cuerpos. Las Figuras 16-22 ilustran otro seguro (210) alternativo que se puede usar para sujetar el componente de desgaste (12) al equipo para movimientos de tierras. El seguro (210) es similar al seguro (10) excepto que el retén (276) es una cuña roscada que tiene una forma como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 7,174,661, la cual está incorporada a la presente invención como referencia. El retén (276) es una cuña con un extremo de entrada angosto (278) y un extremo de salida ancho (280). La cuña se proporciona con una formación roscada de preferencia en forma de una muesca helicoidal (282). Un receptáculo hexagonal (284) u otro medio para girar el retén se proporciona en el extremo de salida (280). Cada cuerpo o componente (242, 244) define un canal (268, 272). De preferencia, sólo un canal (272) incluye segmentos salientes helicoidales (273) para encajar la muesca (282), pero ambos canales (268, 272) podrían incluir dichos salientes. Cuando los cuerpos (242, 244) están ensamblados
juntos entre sí en la posición de retención, los canales (268, 272) están alineados entre sí para formar de manera colectiva un pasaje roscado cónico (274) adaptado para recibir de manera coincidente el retén (276). El seguro (210) funciona esencialmente de la misma manera que el seguro (10). Por consiguiente, el seguro (210) incluye mangos (294) y depresiones (304) para facilitar el uso de la herramienta (101). El uso de un retén de cuña (276) sobre la varilla roscada (76) generalmente proporciona un seguro más robusto en la posición de retención también. La cuña roscada generalmente es más fácil de retirar. Como una alternativa adicional, el seguro (410) se puede sujetar en la posición de retención mediante un retén (276) que es accionado horizontalmente entre los cuerpos (442, 444) (Figuras 23-25). En el seguro (410), el cuerpo (442) incluye un canal cónico (468) que se extiende a través del extremo (466) en una dirección que generalmente es paralela al eje (446). De manera similar, el cuerpo (444) incluye un canal cónico (472) que se extiende a través del extremo (470) en una dirección que también generalmente es paralela al eje (446). Cuando los cuerpos (442, 444) están en la posición de retención (Figura 23), los canales (468, 472) forman un pasaje cónico (474) que recibe de manera coincidente el retén (276). Al igual que el seguro (210), un canal (472) de preferencia incluye segmentos salientes helicoidales para encajar la muesca (282). Sin
embargo, el canal puede ser sólo parcialmente roscado o ambos canales pueden ser roscados. La varilla roscada (76), cuña roscada (276) o tornillo fijo (176) podrían, individualmente, sujetarse dentro de los cuerpos interconectados en una dirección paralela o transversal al eje de pivote. Si el retén se inserta en una dirección horizontal, ya sea paralela o perpendicular al eje de pivote, se debe proporcionar un espacio libre (que no se muestra) en el componente de desgaste para permitir la instalación y el retiro del retén. Como un ejemplo, el componente de desgaste se podría formar con una abertura generalmente en forma de T que se abre en la pared posterior del componente de desgaste como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,653,048. Las modalidades que se mencionan anteriormente son modalidades recomendadas de la presente invención. Se podrían usar varias alternativas. Por ejemplo, los retenes pueden ser varillas roscadas o cuñas roscadas en cualquiera de las modalidades descritas. Los retenes pueden tener construcciones considerablemente diferentes e incluir placas de centrar, trabas, aldabas, etc. El eje o bisagra de pivote se puede definir en otras maneras que permitan el movimiento deseado de los cuerpos. El plegado del componente de cierre también se podría lograr por otros medios. En general, varias otras modalidades así como muchos cambios y alteraciones se pueden hacer sin alejarse del espíritu y los aspectos más
amplios de la presente invención conforme se define en las reivindicaciones.