Brevet FR2609457A1 — publié le 19880715

La présente invention se rapporte à un rouleau appartenant à un transporteur de transfert à rouleaux mo- torisé5 et elle concerne plus particulièrement l'appa- reil et le procédé mis en oeuvre par un rouleau qui pré- Sente une pluralité de régions de réduction de la pres- sion du lubrifiant dans ou sur la surface de portée, de manière à obtenir une transmission constante et renfor- cée de la puissance rotative de l'axe motorisé au rou- leau. Pour certains organes automobiles, tels que les moteur- boites de vitesses, on utilise des transDor- tears d- ansfert à rouleaux motorisés pour faire circu- ler i= Fa ces dans les postes de fabrication et d'asseó- blace. Les pièces sont montées sur des palettes qui sont entraînées sur le transporteur par des rouleaux entraI- nés par des axes qui tournent lentement mais continuelle- ment. Les rouleaux ont une surface de portée intérieure lubrifiée, du type douille, qui est adaptée pour se mon- ter sur les axes. Pour propulser les palettes, les axes motorisés font tourner les rouleaux en tirant parti de la friction entre l'axe et la surface de portée du rou- leau. En certaines positions de la ligne de transfert, il est souhaitable d'arrêter les palettes. A ces points d'arrêt voulus, un mécanisme d'arrêt retient physique- ment la palette. Les rouleaux situés sous la palette ar- rêtée arrêtent eux aussi de tourner et glissent sur les axes tournanps. Ce glissement est facilité par le lubri- fiant inte;posé entre l'axe et la surface de portée du rouleau. La force d'entraTnement nécessaire pour accélé- rer les palettes à partir de l'arrêt ou pour propulser une palette en lui faisant franchir une petite résistan- ce, telle qu'une petite dénivellation, est déterminée par le coefficient de frottement entre l'axe motorisé et la surface de portée intérieure du rouleau. A son tour, le coefficient de frottement est affecté par les condi- 2 2609457 tions de lubrification qui existent entre l'axe et la surface de portée du rouleau. Le mode de lubrification désiré pour le rouleau motorisé du transporteur de trans- fert décrit plus haut est la lubrification à couche limi- te. Toutefois, dans certaines conditions de tra- vail, une quantité additionnelle de lubrifiant provenant de l'opération d'usinage ou de l'environnement peut pro- gressivement pénétrer dans la fente de portée. Le lubri- fiant additionnel fait passer le mode de lubrification du mode couche limite au mode hydrodynamique. La lubrifi- cation hydrodynamique réduit considérablement le frotte- ment entre le rouleau et l'axe motorisé. La force d'en- trainement transmise par les axes aux rouleaux est ainsi considérablement réduite. La force d'entraînement rédui- te qui est transmise par les rouleaux aux palettes a pour effet que les palettes accélèrent incorrectement et se déplacent de façon irrégulière. Ceci est indésirable dans les chaînes de fabrication et d'assemblage automati- sées. Un but de l'invention est de maintenir à un ni- veau constant et acceptable la force d'entraînement qui est transmise d'un axe motorisé à un rouleau. Un autre but consiste à maintenir un coeffi- cient de frottement d'une valeur suffisamment élevée en- tre l'axe motorisé et le rouleau. Un utre but est d'éviter qu'une quantité addi- tionnelle Ée lubrifiant contenu dans la fente de portée d'un rouleau n'entraîne un passage indésirable de la lu- brification à couche limite à la lubrification hydrodyna- mique. Un autre but consiste à réduire localement la pression du lubrifiant sur la surface de portée en pré- voyant des zones de diminution de la pression de lubri- fiant, de manière à maintenir une lubrification à couche limite sur la surface de portée et à maintenir de cette 3 2609457 façon un fort coefficient de frottement entre l'axe moto- risé et le rouleau, ce qui se traduit par une transmis- sion de puissance rotative constante de l'axe motorisé au rouleau qui tourne en rotation intermittente. Les buts et avantages de la présente invention sont atteints en prévoyant une pluralité de zones de ré- duction de la pression de lubrification sur la surface de portée d'un rouleau annulaire. Un avantage inattendu de la présente invention consiste dans l'accroissement de la force d'entraînement transmise de l'axe motorisé au rouleau dans des condi- tions de fonctionnement comoortant la présence d'un ex- cès de lubrification. D'autres caractéristiques et avantages da l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en partie en coupe et en oartie en élévation d'une partie d'un transporteur de transfert; la figure 2 est une vue de face du rouleau; la figure 3 est une vue de côté en coupe du rou- leau selon l'invention; la figure 4 est un agrandissement de la partie encerclée du rouleau de la figure 3; la figure 5 représente une autre forme de réali- sation de l'invention. U 'sous-ensemble typique axe motorisé-rouleau d'un transporteur de transfert est représenté sur la fi- gure 1. L'axe 12 tourillonne dans un élément de bâti 16 au moyen des paliers 14. Un couple conique 18 et 20 transmet une puissance rotative constante à l'axe, en prenant son mouvement sur une source de puissance, telle qu'un moteur, qui est reliée à un arbre de transmission 22. Dans le transporteur de transfert représenté sur la figure 1, deux rouleaux 30 sont montés sur l'axe. Ume entretoise 24 et deux bagues 26 positionnent les rou- leaux sur l'axe. D'autres configurations sont également possibles. On a représenté sur la figure 2 une vue de fa- ce d'un rouleau. Le rouleau est habituellement un cylin- are annulaire métallique massif possédant une surface ex- terieure et une surface intérieure. La surface extérieu- re 32 constitue la surface de contact du rouleau, qui est destinée à porter une palette telle que celle repré- sentée en 28 sur la figure 1. La surface intérieure 34 forme une surface de portée pour s'appuyer sur l'axe 12. La surface de portée 34 est formée par un perçage cen- tral du rouleau et elle est habituellement concentrique à la surface extérieure du rouleau. La surface de portée intérieure 34 est dimen- sionnée de telle manière qu'il existe une petite fente de portée entre l'axe motorisé 12 et la surface de por- tée. Un lubrifiant 'est prévu dans la fente de portée. Dans une forme préférée de réalisation, le rouleau est fait d'une matière frittée imprégnée de lubrifiant. En variante, un lubrifiant peut être introduit dans la fen- te de portée par d'autres moyens classiques, par exemple par une mèche ou par une pompe à lubrifiant. Un autre moyen connu approprié pour introduire un lubrifiant dans la fente de oortée consiste à utiliser un passage d'ali- mentation, tel qu'une gorge d'alimentation prévue sur l'axe ou sur la surface de portée du rouleau. Une gorge d'alimentation en lubrifiant présente de grandes dimen- sions et est largement espacée sur les surfaces de l'axe ou du rouleau de manière à assurer le mieux possible sa fonction d'alimentation. Dans le fonctionnement normal, un rouleau possé- dant une surface de portée lisse travaille comme suit. L'axe motorisé 12 tourne continuellement. Un mince film de lubrifiant occupe la fente de portée comprise entre l'axe et la surface de portée du rouleau. La vitesse de 2609457 rotation de l'axe, et d'autres facteurs ont pour consé- quence que l'effet du lubrifiant se produit dans le moCe de lubrification à couche limite. Le coefficient de frot- tement entre l'axe et la surface de portée du rouleau est élevé. Ceci est bien connu par le diagramme de Stribeck qui lie le mode de lubrification au coefficient de frottement pour les paliers lisses. De cette façon, l'axe oblige le rouleau à tourner et à propulser tangen- tiellement la palette vers l'avant. Le coefficient de frottement dans le mode de lubrification à couche limite est suffisamment élevé pour que la force d'entraenemernt transmise par l'axe au rouleau puisse surmonter la peti- te résistance qu'une palette peut rencontrer sur le transporteur. En outre, dans le fonctionnement normal, la lu- brification dans la surface de portée du rouleau permet au rouleau de glisser sur l'axe si la palette rencontre une forte résistance, telle que celle d'un mécanisme d'arrêt. La lubrification qui existe dans la fente ce portée facilite la poursuite de la rotation de l'axe mo- torisé par rapport au rouleau arrêté. Pendant le fonctionnement de la chatne, un excès de lubrifiant peut pénétrer progressivement dans la fente de portée. Cet accroissement de la lubrifica- tion fait passer l'effet de lubrification du mode couche limite au mode hydrodynamique. Le coefficient de frotte- ment entre 1'axe et le rouleau diminue lorsque le mode de lubrification passe de la lubrification à couche limi- te à la lubrification hydrodynamique. Ceci est également indiqué par le diagramme de Stribeck. Dans un mode de lubrification hydrodynamique, la force d'entraînement transmise par l'axe au rouleau n'est pas suffisamment grande pour surmonter une petite résitance. Les rouleaux commencent donc à glisser sur les axes et les palettes contenues dans le transporteur sont sujettes à décrire des mouvements erratiques. En 6 2609457 d'autres termes, lorsqu'un excès de lubrifiant pénétre dans la fente de portée, les rouleaux tendent à glisser sur l'axe motorisé au lieu d'entratner les palettes. L'invention résout le problème cité ci-dessus. Même en présence d'un excès de lubrification, on peut maintenir le lubrifiant dans le mode de lubrification à couche limite en divisant la surface de portée en cor- dons étroits séparés par d'étroites zones de réduction de la pression de lubrification. Les zones creusées de réduction de la pression laissent la pression du lubri- fiant en excàs s'échapper et empêchent le passage à la lubrification hydrodynamique. Dans la forme préférée de réalisation du rouleau 30A qui est représentée sur la fi- gure 3 et par une vue agrandie sur la figure 4, des gor- ges étroites ou fines 36 ayant une orientation sensible- ment circonférentielle assurent un échappement localisé de la pression du lubrifiant. Les gorges sont de préfé- rence suffisamment étroites pour ne pas réduire notable- ment l'aire de portée. Les cordons de portée compris en- tre les gorges sont eux aussi relativement étroits mais ils sont de préférence d'une largeur égale à trois à dix fois la largeur des gorges. Cette relation semble impor- tante pour fournir une aire de portée adéquate et une aire de réduction de pression suffisante pour laisser échapper la pression du lubrifiant. Il est visible que ces étroites gorges de réduction de la pression du lubri- fiant, qui sont étroitement rapprochées, diffèrent nota- blement par leur construction, leur fonction et leur effet, des grandes gorges d'alimentation en lubrifiant largement espacées qui ont été décrites plus haut. Une gorge hélicoidale analogue à un filet de vis et pratiquée dans la surface de portée intérieure du rouleau, comme on l'a représentée sur les figures 3 et 4, représente la forme préférée de réalisation pour for- mer des zones de réduction de la pression du lubrifiant pour la surface de portée du rouleau. La gorge possède une largeur de fond de gorge d'environ 0,127 mm, un pas de filet compris entre 0,381 mn et 1,27 mm, et une pro- fondeur de filet comprise entre 0,076 mm et 0,152 mm. Les flancs de la gorge ont un angle inclus de 60 . Une configuration de filet hélicoïdal est préférable en rai- son de la facilité de l'usinage. On a constaté avec surprise que, en divisant la surface de portée en étroits cordons encadrés par des zo- nes de réduction de la pression de lubrifiant, telles que des gorges circonférentielles usinées dans la surfa- ce de portée, on augmentait la force d'entraînement transmise au rouleau lorsqu'on était en présence d'un ex- cès de lubrifiant. Par exemple, un rouleau 9 qui possède une surface de portée lisse, dépourvue de gorges, s'est révélé transmettre initialement une force d'environ 11,34 kg à une palette d'un poids de 204,12 kg. Lors- qu'un excès de lubrifiant était introduit dans la fente de portée, la force d'entraînement retombait à une va- leur de 1,81 à 3,18 kg. Dans la situation ci-dessus, en montant des rou- leaux possédant des gorges circonférentielles usinées dans la surface de portée, comme ce qui est réalisé par la présente invention, on obtenait une force d'entraîne- ment de 12,70 à 13,61 kg. Lorsqu'un excès de lubrifiant était introduit dans la fente de portée, le rouleau rai- nuré fournissait une force de 11,34 à 13,61 kg, soit à peu près quatre fois la force d'entraînement que la sur- face de portée lisse, non rainurée,transmet en présence d'un excès de lubrifiant. On peut adopter d'autres configurations pour les aires de réduction de la pression de lubrifiant et ces configurations sont considérées comme dans le domai- ne de l'invention. De fines gorges axiales formées sur la surface inférieure du rouleau permettraient elles aus- si à la pression de lubrifiant en excès de s'échapper. En variante, comme on l'a représenté sur la figure 5, on 8 2609457 peut prévoir des gorges axiales ou circonférentielles 38 sur l'axe 12A, face à la surface de portée intérieure du rouleau. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. 9 2609457 R E V E N D I C A T IONS 1 - Rouleau comprenant un rouleau annulaire (30) qui possède une surface travaillante extérieure (32) et une surface de portée intérieure lubrifiée (34); et caractérisé par des moyens (36) qui entretien- nent un coefficient de frottement d'une valeur élevée et acceptable sur ladite surface de portée intérieure. 2 - Rouleau selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens d'entretien du coefficient de frottement comprennent une pluralité de zones de réduc- tion de la pression du lubrifiant (36) qui sont répar- ties sur ladite surface de portée (34). 3 - Rouleau selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens d'entretien du coefficient de frottement comprennent une pluralité de gorges circonfé- rentielles étroites et étroitement rapprochées (30) qui sont formées dans ladite surface de portée. 4 - Rouleau selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens d'entretien du coefficient de frottement comprennent une étroite gorge hélicoïdale (36) formée dans ladite surface de portée. - Rouleau selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que la gorge (36) possède une largeur de fond de gorge de 0,127 mm, un pas d'hélice compris entre 0,381 mm et 1,27 mm, une profondeur de filet comprise en- tre 0,076 mm et 0,152 mm, et des flancs de gorge enfer- mant un angle inclus de 60 . 6 - Ensemble rouleau comprenant: un axe motori- sé; un rouleau annulaire (30) possédant une surface tra- vaillante extérieure (32) et une surface de portée inté- rieure lubrifiée (34) adaptée pour être montée sur ledit axe motorisé, et caractérisé par des moyens (36) qui maintiennent la lubrification dans le mode couche limite sur ladite surface de portée intérieure. 7 - Ensemble rouleau selon la revendication 6, 0l 2609457 caractérisé en ce que les moyens de lubrification à cou- che limite comprennent une étroite gorge hélicoïdale (36) ménagée sur la surface de portée du rouleau. 8 - Ensemble rouleau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de lubrification à cou- che limite comprennent une étroite gorge hélicoïdale (38) prévue sur l'axe. 9 - Procédé pour transmettre la force d'entraî- nement par rotation d'un axe en rotation continue à un rouleau en rotation intermittente possédant une surface de portée intérieure et monté sur l'axe, caractérisé par les phases consistant à: lubrifier la surface de portée du rouleau; et entretenir un coefficient de frottement sur la surface de portée du rouleau d'une valeur élevée et acceptable. - Procédé selon la revendication 9, caracté- risé en ce que la phase consistant à entretenir un coef- ficient de frottement élevé comprend en outre la phase consistant à réduire la pression du lubrifiant sur la surface de portée.