Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a trait aux rouleaux pour
convoyeurs. Plus spécifiquement, la présente invention a trait à un
rouleau pour convoyeur motorisé incluant un mécanisme pour limiter le
couple transmis au rouleau par un système d'entraînement du convoyeur
motorisé.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Les convoyeurs motorisés sont bien connus dans l'art
antérieur. Ils sont généralement utilisés pour transporter des boîtes d'un
endroit à un autre le long d'un tracé prédéterminé pouvant contenir des
portions horizontales, des portions montantes et des portions
descendantes.
II est souvent nécessaire de doter les convoyeurs
motorisés de limiteurs de couples pour stopper la rotation des rouleaux
lorsque le couple nécessaire à les faire tourner est supérieur à un seuil
prédéterminé. Par exemple, si des boîtes sont immobilisées sur le tracé
du convoyeur, il est généralement préférable de stopper la rotation des
rouleaux se trouvant directement sous les boïtes immobilisées pour ainsi
diminuer l'usure du fond de ces boîtes par les rouleaux qui tourneraient
toujours au méme endroit sous les boites. De plus, si plusieurs boîtes
consécutives sont immobilisées, la pression cumulative appliquée sur les
,
~~.~~sô~
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boîtes par les rouleaux motorisés causerait l'écrasement des premières
boîtes immobilisées. Bien entendu, la rotation des rouleaux doit
reprendre lorsque les boïtes cesseront d'être immobilisées et toute cette
opération devrait ëtre possible sans le recours direct d'un opérateur.
Le brevet américain portant le numéro 4,221,288 délivré
le 9 septembre 1980 à M. Georges Rae décrit un convoyeur motorisé
ayant des rouleaux dotés d'un limiteur de couple à friction tangentielle.
L'expression "friction tangentielle" se dit d'une friction créée entre deux
surfaces, généralement courbes, selon une tangente généralement
perpendiculaire à un axe de rotation, où la direction de la force de friction
résultante est inverse à la direction de rotation. Le limiteur de couple de
ce brevet comporte trois éléments principaux, soit un adaptateur monté
à une extrémité du rouleau et ayant un diamètre extérieur donné, une
bague ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de
l'adaptateur et une courroie exerçant une pression sur la bague créant
ainsi une force de friction tangentielle entre la surtace intérieure de la
bague et la surface extérieure de l'adaptateur. La bague est entratnée
en rotation par un système d'entraïnement du convoyeur motorisé.
Lorsque la force nécessaire à faire tourner le rouleau est inférieure à la
force de friction, le rouleau est entraïné en rotation. Cependant, si la
force nécessaire à faire tourner le rouleau est supérieure à la force de
friction, il y aura un glissement relatif entre la bague et l'adaptateur,
stoppant ainsi la rotation du rouleau.
Le brevet américain portant le numéro 5,088,596 délivré
le 18 février 1992 à M. Charles Agnoff décrit un rouleau motorisé pour
convoyeur incluant un moteur installé à l'intérieur du rouleau et couplé à
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la surface interne du rouleau par un limiteur de couple à friction latérale.
Dans la présente divulgation ainsi que dans les revendications annexées,
l'expression "friction latérale" se dit d'une friction créée entre deux
surfaces se trouvant chacune dans un plan généralement perpendiculaire
à un axe de rotation; la direction de la force de friction découlant d'une
friction latérale est inverse à la direction de rotation. Le limiteur de
couple
de ce brevet comprend deux disques qui sont poussés fun vers fautré
par un ressort et qui emprisonnent par friction des plaques de transfert
d'énergie qui sont elles-mêmes en contact avec la surface interne du
rouleau. Lorsque la force nécessaire à faire tourner le rouleau est
inférieure à la force de friction entre les disques et les plaques de
transfert, le rouleau est entraîné en rotation. Cependant, si la force
nécessaire à faire tourner le rouleau est supérieure à la force de friction,
il se produit un glissement relatif entre les disques et les plaques de
transfert, stoppant ainsi la rotation du rouleau.
Un désavantage commun aux limiteurs de couple
proposés par Messieurs Rae et Agnoff est la difficulté rencontrée pour
refroidir les limiteurs de couple. En effet, dans le limiteur de Rae, la
courroie diminue la surface de contact possible entre l'air et la bague.
Dans le cas d'Agnoff, Pair ne peut tout simplement pas rejoindre le
limiteur de couple puisqu'il est installé à l'intérieur du rouleau.
D'autres types de mécanismes pour limiter le couple
transmis à un rouleau de convoyeur existent. Par exemple, certains
rouleaux sont remplis de liquide généralement visqueux et incluent des
pales internes qui doivent vaincre la résistance de ce liquide lorsque le
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rouleau tourne. Un désavantage de ce genre de limiteur de couple est
qu'il est dépendant de la charge se trouvant sur le rouleau.
OBJETS DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est donc de présenter
un rouleau amélioré pour convoyeur.
Un autre objet de la présente invention est de présenter
un rouleau pour convoyeur pouvant être entraîné par un moteur externe
et ayant un mécanisme de limitation de couple à friction latérale ne
présentant pas les désavantages ci-dessus mentionnés des mécanismes
de limitation de couple connus.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Plus spécifiquement, (invention concerne un rouleau
pour convoyeur apte à étre monté sur un arbre définissant un axe
longitudinal, le rouleau comprenant:
un tube de rouleau coaxial à l'arbre et monté de façon
rotative sur cet arbre;
un élément d'entraînement rotatif monté de façon
coaxiale sur l'arbre; l'élément d'entraînement étant apte à être entraîné
en rotation autour de Taxe précité; et
un mécanisme de limitation de couple à friction
interconnectant l'élément d'entratnement et le tube de rouleau, ce
mécanisme de limitation de couple incluant:
i.
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un premier élément de friction monté au tube de
rouleau et comprenant une première surface de friction;
un second élément de friction monté à (élément
d'entraïnement et comprenant une seconde surface de
5 friction; et
des moyens pour appliquer les première et seconde
surfaces de friction l'une contre (autre afin de créer une
force de friction entre ces première et seconde
surfaces, de sorte que le tube de rouleau soit entraîné
en rotation autour de l' axe par l'élément d'entraïnement
lorsque la force nécessaire pour entraîner le tube de
rouleau en rotation ne dépasse pas la force de friction.
Selon un premier aspect de l'invention, l'élément
d'entraînement définit des canaux de ventilation qui assurent le
refroidissement des première et seconde surfaces de friction. De
préférence, l'élément d'entraînement rotatif se présente sous la forme
d'un pignon cylindrique, les canaux de ventilation se présentent chacun
sous la forme d'un "L" ayant une portion axiale et une portion radiale, et
le second élément de friction est monté sur l'élément d'entraïnement de
façon à ëtre adjacent aux portions radiales des canaux de ventilation.
Selon un second aspect de l'invention, le mécanisme de
limitation de couple est un mécanisme de limitation de couple à friction
latérale, fun des premier et second éléments de friction est fait d'un
matériau plastique, et l'autre de ces premier et second éléments de
friction est fait de métal. La haute conductivité thermique de ce métal
facilite le refroidissement des surfaces de friction. De préférence:
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s
- les première et seconde surtaces de friction sont annulaires,
généralement planes et situées chacune à l'intérieur d'un plan
substantiellement perpendiculaire à l'axe de l'arbre; et
- le second élément de friction est fait de métal et est monté à l'élément
d'entraTnement de façon à être adjacent aux portions radiales des canaux
de ventilation; le positionnement de l'élément de friction de métal, qui est
bon conducteur de chaleur, à proximité des canaux de ventilation permet
un meilleur échange de chaleur du métal à l'air afin de refroidir plus
efficacement les surfaces de friction.
Conformément à un troisième aspect de (invention, le
mécanisme de limitation de couple est un mécanisme de limitation de
couple à friction latérale, et les moyens pour appliquer les première et
seconde surfaces de friction l'une contre l'autre comportent au moins un
aimant associé à l'élément de friction fait de matériau plastique de façon
à créer un champ magnétique attirant l'élément de friction fait de matériau
magnétique vers (élément de friction fait de matériau plastique pour ainsi
appliquer les première et seconde surfaces de friction l'une contre (autre.
De préférence, l'aimant est un aimant permanent. On peut aussi prévoir
le nombre d'aimants requis pour créer un champ magnétique d'amplitude
suffisante pour produire la force de friction désirée entre les première et
seconde surfaces de friction.
Conformément à un mode de réalisation préféré, le tube
de rouleau est monté sur l'arbre à l'aide d'adaptateurs cylindriques creux
montés de façon coaxiale à l'intérieur du tube de rouleau, chacun des
adaptateurs incluant un roulement à billes assurant une connexion
2i9oss~
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mécanique entre (adaptateur et l'arbre et étant pourvu d'ailettes
déformables assurant une connexion mécanique entre l'adaptateur et une
surface interne du tube de rouleau.
Les objets, avantages et autres caractéristiques de la
présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la
description qui suit d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donné à
titre d'exemple non limitatif seulement avec référence aux dessins
annexés.
Dans les dessins annexés:
La Figure 1 est une vue d'élévation en section d'un
rouleau pour convoyeur selon une réalisation préférentielle de la présente
invention, incorporant un mécanisme de limitation de couple;
La Figure 2 est une vue en section selon la ligne 2-2 de
la Figure 1;
La IFigure 3 est une vue en section prise sur la ligne 3-3
de la Figure 1;
La Figure 4 est une vue en perspective d'un pignon
d'entraînement selon une réalisation de la présente invention;
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La Figure 5 est une vue en perspective d'un élément de
friction pouvant être monté à un pignon d'entraînement selon une
réalisation de la présente invention;
La Figure 6 est une vue en perspective d'un demi
adaptateur utilisé pour assurer le contact mécanique entre un arbre et un
tube de rouleau;
La Figure 7 est une vue en section radiale de
l'adaptateur de la Figure 6 en opération entre un arbre et un tube de
rouleau; et
La Figure 8 est une vue en section radiale en
agrandissement d'une portion de la Figure 7.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Un mode préféré de réalisation de la présente invention
sera maintenant décrit à titre purement illustratif.
La Figure 1 des dessins illustre une élévation en section
d'un rouleau pour convoyeur 10 incluant un mécanisme de limitation de
couple. Le rouleau pour convoyeur 10 est monté sur un arbre 12 ayant
un axe longitudinal 14. II comprend un tube de rouleau 16 ayant une
surface interne 18 et une surface externe 20, des premier et second
adaptateurs identiques 22 et 24, un pignon d'entraînement 26 ainsi qu'un
mécanisme de limitation de couple 28.
a
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9
Le tube de rouleau 16 est monté coaxialement sur
l'arbre 12 grâce aux adaptateurs 22 et 24 qui sont avantageusement
fabriqués d'un matériau plastique. Chacun de ces adaptateurs est formé
de deux demi-çoquilles identiques 22a et 22b (Figure 2) ayant une
section transversale en forme de "T". Des ailettes radiales légèrement
déformables 30 sont formées à la périphérie des adaptateurs 22 et 24 de
façon à entrer solidement en contact et assurer une connexion
mécanique avec la surface interne 18 du tube de rouleau 16 sans que
des tolérances de production très précises soient nécessaires. Le
contact (connexion mécanique) entre les adaptateurs 22 et 24 et l'arbre
12 est assuré par des roulements à billes 32, montés sur l'arbre 12 et
dans une cavité annulaire des adaptateurs 22 et 24, permettant ainsi la
rotation du rouleau 10 autour de l'axe longitudinal 14.
Les Figures 6 à 8 illustrent un adaptateur 222 apte à
remplacer l'adaptateurs 22 ou l'adaptateur 24. L'adaptateur 222 est
formé de deux demi-coquilles identiques 222a et 222b, pourvues
d'ailettes longitudinales légèrement défonnables 230 formées en
périphérie des demi-coquilles 222a et 222b. La Figure 8 illustre une
ailette 230 sans déformation en lignes pointillées ainsi que la même
ailette 230, en lignes pleines, avec la déformation nécessaire pour
assurer un contact mécanique adéquat entre l'adaptateur 222 et la
surface interne 18 du tube de rouleau 16. Bien entendu, cette
déformation de (ailette 230 varie en fonction du diamètre interne du tube
de rouleau 16.
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L'adaptateur 222 comprend également une bande
périphérique de matériau non déformable 260 limitant la déformation
possible des ailettes 230.
5 Toujours selon la Figure 8, (adaptateur 222 est aussi
pourvu de projections déformables internes 262 assurant un contact
mécanique entre la surface interne de l'adaptateur et le roulement à billes
32. La projection déformable interne 262 est illustrée, en lignes
pointillées, sans déformation, et en lignes pleines, avec la déformation
10 nécessaire pour assurer un contact mécanique adéquat entre
l'adaptateur 222 et le roulement à billes 32.
Encore une fois, les ailettes 230 ont pour but d'assurer
une connexion mécanique entre l'adaptateur 222 et la surFace interne 18
du tube de rouleau 16 sans que des tolérances de production très
précises soient nécessaires, et les projections déformables internes 262
ont pour but d'assurer une connexion mécanique entre l'adaptateur 222
et le roulement à billes 32 sans que des tolérances de production très
précises soient nécessaires
Le pignon d'entraînement 26 se présente généralement
sous la forme d'un cylindre creux, comportant une ouverture centrale 34
définissant une surface interne 35 et ayant un diamètre permettant de
monter le pignon d'entraïnement coaxialement sur l'arbre 12. Le pignon
d'entrainement 26 comporte des dents 36 (Figures 1, 3 et 4) pouvant étre
reliées à une courroie crantée (non illustrée) pour ainsi entraîner le
pignon 26 en rotation.
' 2I90~8~
Le mécanisme de limitation de couple 28 comprend un
élément de friction 38, une première surface de friction 40, généralement
annulaire, formée par l'extrémité de l'adaptateur 22 ((adaptateur 22
constitue donc un élëment de friction) et quatre (4) aimants permanents
cylindriques 42 montés dans les cavités de (adaptateur 22 définies entre
les demi-coquilles 22a et 22b et la surface interne 20 du tube de rouleau.
L'élément de friction 38 peut être solidement monté au
pignon d'entraînement 26 de façon à être fixe relativement à ce pignon
26. En effet, l'élément de friction 38 comporte cinq (5) projections en
forme de "L" 44 (voir Figures 3-5) incluant des extrémités dentées
pouvant s'agripper à des indentations 46 du pignon 26, empêchant ainsi
les mouvements rotatifs et axiaux de (élément de friction 38 par rapport
au pignon 26. L'élément de friction 38 définit une seconde surface de
friction 48, généralement annulaire, et est avantageusement fait d'un
matériau magnétique, tel que de l'acier.
Les première et seconde surtaces de friction 40 et 48
sont généralement planes et sont situées dans un plan essentiellement
perpendiculaire à Taxe longitudinal 14.
Le principe de fonctionnement du mécanisme de
limitation de couple 28 sera maintenant décrit. Les aimants 42 créent un
champ magnétique (non illustré) qui tend à attirer axialement (élément de
friction 38 vers l'adaptateur 22, puisque cet élément de friction 38 est fait
d'un métal magnétique. Ce champ magnétique fait en sorte que les
première et seconde surfaces de friction 40 et 48 sont appliquées l'une
contre l'autre avec une pression suffisante pour créer une force de friction
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entre les deux surtaces 40 et 48. Cette force de friction variera en
fonction de la force avec laquelle les aimants 42 attirent l'élément de
friction 38 vers l'adaptateur 22, qui elle-méme variera selon l'intensité du
champ magnétique et la distance séparant les aimants de l'élément de
friction 38.
Une alternative aux aimants permanents 42 comme
moyen pour appuyer les surfaces de friction 40 et 48 l'une contre (autre
serait un système à ressort (non montré) appliquant une force dirigée de
façon é appuyer les première et secondes surfaces 40 et 48 l'une contre
l'autre pour ainsi créer une force de friction. Tel qu'il sera évident à
(homme de métier, d'autres moyens pour appuyer les surfaces de friction
40 et 48 l'une contre l'autre seraient envisageables, par exemple, une
électro-valve proportionnelle, un ressort ou un coussin d'air. Bien
entendu, lorsque des moyens autres que les aimants sont employés pour
appuyer les surfaces de friction 40 et 48 l'une contre l'autre, il n'est pas
nécessaire d'inclure la contrainte d'utilisation d'un matériau magnétique
pour former une des surtaces de friction 40 et 48.
Tel que mentionné ci-dessus, le pignon 26 peut être
entraîné en rotation autour de l'axe 14 par une courroie crantée (non
montrée). Lorsque tel est le cas, le tube de rouleau 16 sera entraîné en
rotation par le pignon 26 tant et aussi longtemps que la force nécessaire
à faire tourner le tube de rouleau 16 autour de l'axe 14 ne dépassera pas
la force de friction entre les surfaces 40 et 48.
Si la force nécessaire à faire tourner le tube de rouleau
16 dépasse la force de friction présente entre Ses surfaces de friction 40
~I~fi689
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et 48, il y aura un glissement relatif entre les deux surtaces 40 et 48,
causant ainsi farrét de la rotation du tube de rouleau 16. En effet, le
pignon d'entratnement 26 continuera d'être entraîné par la courroie
crantée (non montrée) mais le tube de rouleau ne tournera plus.
Tel que discuté ci-dessus, dans l'éventualité où la force
requise pour faire tourner le tube de rouleau 16 est plus grande que la
force de friction présente entre les deux surfaces de friction 40 et 48, le
pignon 26 va continuer à tourner et le tube de rouleau 16 ne tournera
plus. Cependant, le champ magnétique produit par les aimants 42 va
continuer d'attirer l'élément de friction 38, qui sera en rotation, vers
l'adaptateur 22 qui sera au repos, créant ainsi de la chaleur par
frottement entre les deux surfaces de friction 40 et 48. Principalement
pour cette raison, des canaux de ventilation 50 ont été prévus dans le
pignon d'entraînement 26, de façon à refroidôr l'élément de friction 38.
Chaque canal de ventilation 50 est généralement en
forme de "L" et comporte une portion axiale (formée de deux passages
axiaux parallèles 52) et une portion radiale 54. Les portions axiales
(passages 52) sont adjacentes à l'arbre 12 alors que la portion radiale est
adjacente à l'élément de friction 38 lorsque celui-ci est monté au pignon
d'entraînement 26. ,Ainsi, une circulation d'air s'effectue pour refroidir
(élément de friction 38. Ce refroidissement est efficace puisque (élément
de friction métallique 38, étant bon conducteur de chaleur, conduit la
chaleur produite par le frottement des surfaces 40 et 48 pour la
transmettre à l'air de refroidissement qui circule dans les canaux 50.
~~9f~~89
14
Les portions longitudinales 52 des canaux de ventilation
50 sont formées par des rainures longitudinales faites sur la surface
interne 35 de l'ouverture 34 du pignon d'entrafnement 26.
Les portions radiales 54 des canaux de ventilation 50
sont définies par les espaces vides se trouvant entre cinq (5) ailettes
axiales 56 du pignon 26. Chaque ailette axiale 56 est pourvue d'une
extrémité libre 58 qui est adjacente à l'élément de friction 38 lorsque
celui-ci est monté au pignon d'entraînement 26. Les ailettes axiales 56
du pignon 26 forment un ventilateur produisant la circulation d'air
mentionnée ci-dessus.
11 est à noter que les aimants 42 sont avantageusement
des aimants permanents. Également, même si quatre aimants sont
illustrés aux Figures 1 et 2, le nombre d'aimants peut étre modifié pour
ainsi modifier la force du champ magnétique attirant la seconde surtace
de friction 48 vers la première surface de friction 40 et, par le fait même,
modifier la force de friction présente entre ces deux surfaces 40 et 48.
De façon similaire, ~a densité magnétique des aimants 42 peut être
sélectionnée en fonction de la force de friction voulue entre les deux
surfaces 40 et 48.
II doit également étre noté que la force attirant l'élément
de friction 38 vers (adaptateur 22 varie en fonction de la distance
séparant l'élément de friction 38 et les aimants 42. En effet cette force
augmente lorsque cette distance diminue. De plus, les aimants 42 se
démagnétisent progressivement de façon naturelle avec le temps.
Cependant, la démagnétisation progressive des aimants 42 sera
2I9~68~
compensée par l'usure naturelle de la première surtace de friction 40 qui
causera la diminution de la distance séparant (élément de friction 38 et
les aimants 42, ce qui tendra à garder la force d'attraction entre les
aimants 42 et l'élément de friction 38 essentiellement constante.
5
De plus, tel qu'il sera évident à l'homme de métier, il
serait possible de fabriquer un élément de friction 38 fait d'un matériau
autre qu'un métal magnétique dans la mesure où ce matériau est lui-
même magnétique, i.e., qu'il est attiré par un aimant. II a cependant été
10 noté qu'en utilisant deux matériaux différents pour les surfaces de
friction
40 et 48, c'est-à-dire le métal et le plastique, une friction plus
avantageuse est créée entre ces deux surfaces.
II va de soi que la présente invention fût décrite à titre
15 purement indicatif et qu'elle peut recevoir plusieurs autres aménagements
et variantes sans pour autant dépasser le cadre de la présente invention
tel que délimité par les revendications qui suivent.
