18:01 Rouleau de convoyeur par gravité Le dimensionnement s'effectue en partant de la charge : l'élément le plus court de la ligne détermine l'espacement entre les rouleaux, le poids par rouleau définit l'épaisseur de la paroi du tube et la classe de roulement, et le diamètre dépend de ces deux paramètres. Les diamètres standard des tubes sont de 38, 50, 60 et 89 mm ; ils sont coupés à la largeur du châssis.
La plupart des pages référencées pour ce terme sont des fiches de catalogue ou des listes de distributeurs indiquant les largeurs de châssis et les entraxes des rouleaux pour des sections préfabriquées de 5 pieds et 10 pieds. Ce format convient pour l'achat d'une section prête à l'emploi, mais ne convient pas pour définir les rouleaux à intégrer dans un châssis que vous soudez vous-même. Ce guide s'inscrit dans la seconde catégorie.
Rouleaux de convoyeurs par gravité : guide de dimensionnement, de charge et d'espacement
La règle de conception applicable aux convoyeurs par gravité stipule qu’au moins trois rouleaux doivent se trouver en permanence sous la charge. Avec seulement deux rouleaux, un colis risque de basculer et de rester bloqué à chaque jonction. Le calcul qui suit, bien que peu spectaculaire, permet de définir la plupart des spécifications :
Centres des rouleaux ≤ longueur minimale de la charge ÷ 3
Un carton de 300 mm correspond à un entraxe de 100 mm. Un bac de 600 mm correspond à un entraxe de 200 mm. La palette la plus lourde de la chaîne n’entre pas en ligne de compte dans ce calcul, et c’est là que la plupart des premiers schémas se trompent, car le poids est la donnée dont partent généralement les gens.
Deux conséquences s'en déduisent immédiatement. Des centres plus rapprochés impliquent un plus grand nombre de rouleaux par mètre ; ainsi, le coût d'un convoyeur à gravité est déterminé par le plus petit article qu'il doit transporter plutôt que par le plus grand. Et si la ligne traite un mélange d'articles, c'est l'article le plus court qui détermine les caractéristiques de l'ensemble de la section, et non la moyenne.
Le cas particulier qui fait exception à la règle : les charges dont le fond est mou, irrégulier ou en retrait. Les produits en sacs, les lots emballés sous film rétractable et les bacs dont le fond est fortement en retrait ne reposent pas sur trois rouleaux simplement parce que trois rouleaux se trouvent en dessous. Ils forment un pont, n’en touchent que deux et se bloquent. Lorsque la base du produit n’est ni rigide ni plane, resserrez les entraxes au-delà de la valeur calculée ou optez pour une autre surface de convoyage, puis effectuez des essais avec le produit réel plutôt qu’avec un support en carton.
Divisez la charge unitaire la plus lourde par le nombre de rouleaux situés en dessous, puis appliquez la règle des trois rouleaux plutôt que le nombre que vous obtenez dans les meilleures conditions. Une palette de 600 kg placée à un entraxe de 150 mm ne répartit pas son poids sur tous les rouleaux qu’elle enjambe. Choisissez la dimension en fonction du plus petit nombre de rouleaux qui seront jamais amenés à la supporter.
La charge par rouleau influe alors sur trois éléments que les pages de catalogue distinguent rarement :
Le diamètre est le dernier des quatre paramètres à déterminer, et non le premier. Deux rouleaux présentant le même diamètre extérieur de 50 mm, mais dont l'épaisseur de paroi diffère, ont des capacités différentes sur une face de 1 200 mm, et le diamètre extérieur ne vous indique en rien lequel vous avez reçu. Précisez l'épaisseur de paroi sur le plan.
La largeur des traverses a plus d'importance que ne l'indiquent la plupart des tableaux de dimensionnement. La déformation sur une portée augmente rapidement avec la largeur, et un tube adapté à un écartement de 600 mm entre les traverses peut fléchir sous la même charge à un écartement de 1 000 mm. Sur les châssis larges supportant des charges centrées, c'est la portée qui constitue la contrainte, plutôt que la valeur de la charge elle-même.
Rouleaux de convoyeurs par gravité : guide de dimensionnement, de charge et d'espacement
| Champ | Options publiées |
| Matériau du tube | Acier au carbone, acier inoxydable 304 ou 316, aluminium, PVC |
| Diamètre standard du tube | 38 mm, 50 mm, 60 mm, 89 mm |
| Longueur | Adapté aux spécifications du châssis du convoyeur |
| Extrémités d'arbre | À ressort, à filetage femelle, à face aplatie |
| Roulements | Roulements à billes de précision, roulements estampés, paliers en polymère |
| Plage de charge prise en charge | Des convoyeurs de colis légers jusqu'aux systèmes à usage intensif destinés à la manutention de palettes de plusieurs tonnes |
| Capacité de tolérance | À H6 |
| Quantité de la commande sur mesure | À partir de 20 pièces, avec une capacité pouvant atteindre plus de 10 000 pièces par cycle de production |
| Formats de dessins acceptés | STEP, IGES, DWG, DXF, SLDPRT, PDF |
| Processus de fabrication | Analyse DFM, prototype, inspection du premier article, production en série, machine de mesure par coordonnées (CMM) et contrôle des matériaux |
| Diamètre du tube | Emplacement type (indication technique, ce chiffre n'est pas homologué) | Confirmer sur le plan |
| 38 mm | Cartons, bacs, plateaux, espaces restreints où la charge est courte | Épaisseur de paroi, entraxes, classe de résistance |
| 50 mm | Manutention générale et la plupart des lignes de traitement des colis et d'emballage | Paroi, longueur de la face, extrémité du puits |
| 60 mm | Des caisses plus lourdes, des châssis plus larges, un débit plus élevé | Déformation sur la portée, capacité de charge des appuis |
| 89 mm | Palettes et charges unitaires lourdes | Charge par rouleau, diamètre de l'arbre, interface du châssis |
La capacité par rouleau est vérifiée en fonction de la portée réelle, des entraxes et de la charge unitaire pendant Analyse DFM. Cette table vise à mettre fin à l'habitude de lire les valeurs à partir d'une colonne « diamètre ».
Acier au carbone C'est le choix par défaut, et c'est le bon choix pour les tables d'intérieur utilisées dans des environnements secs. L'acier inoxydable 304 ou 316 est indiqué lorsqu'il y a des produits de nettoyage chimiques ou une atmosphère corrosive ; dans ce cas, le choix de la nuance dépend davantage de l'exposition aux chlorures que du terme “ alimentaire ”. L’aluminium justifie son surcoût lorsque les rouleaux sont manipulés — sections portables, tables flexibles extensibles, tout ce qu’un opérateur repositionne à la main — car la masse en rotation et le poids des sections diminuent tous deux. Le PVC convient aux emballages légers, à un fonctionnement silencieux et aux environnements légèrement corrosifs, mais il cesse d’être adapté dès que les charges présentent des arêtes vives ou des charges ponctuelles.
Sur un lit motorisé, un roulement rigide entraîne une consommation d'énergie. Sur un lit à gravité, il nuit au bon fonctionnement. La résistance au roulement concerne l'ensemble du mécanisme ; le choix du roulement n'est donc pas ici une question de durabilité, mais de performances.
| Option de roulement | Où cela s'intègre-t-il ? | Ce à quoi on renonce |
| Roulements à billes de précision | Faible résistance au démarrage, charges légères devant être déplacées sur une pente faible, nombre de cycles élevé | Coût unitaire plus élevé |
| Roulements estampés | Constructions axées sur les coûts, charges modérées, plateaux plus courts | Une résistance au roulement plus élevée et moins régulière |
| Boîtiers de paliers en polymère | Zones humides, soumises à des lavages à haute pression et corrosives, où un siège de roulement en acier se corrode | Limites de température et de charge à vérifier en fonction de l'application |
La régularité entre les rouleaux est tout aussi importante que leur valeur absolue. Sur un parcours par gravité de 15 mètres, quelques rouleaux trop rigides ne ralentissent pas la ligne de manière proportionnelle. Ils bloquent les colis à ces endroits, et le flux en aval devient intermittent, ce qui peut ressembler à un problème de pente alors qu'il n'en est rien.
Une idée reçue courante : augmenter la pente pour remédier à une ligne qui fonctionne au ralenti. Une pente plus prononcée permet certes de faire avancer les produits bloqués, mais elle augmente également la vitesse d'arrivée au niveau de l'arrêt, de la courbe et de l'opérateur. Une ligne qui nécessite une pente excessive pour fonctionner présente un problème de résistance au roulement, d'alignement ou d'espacement, et ces degrés supplémentaires ne font que le masquer plutôt que de le résoudre, jusqu'à ce qu'un produit arrive en fin de ligne à une vitesse suffisante pour s'abîmer.
La perte de charge requise dépend du poids de la charge, du matériau de la base, de la surface de contact, de la résistance des roulements, de la température ambiante et du degré de propreté des rouleaux. Tout chiffre unique présenté comme une règle universelle correspond soit à un cas particulier présenté comme général, soit à une simple supposition.
La méthode la plus fiable consiste en un bref examen physique :
C'est à l'étape 6 que l'on décide de la composition des lignes de produits mixtes, et c'est parce qu'on la saute que les sections à gravité doivent être reconstruites.
Les axes à ressort se compriment pour permettre leur insertion et s'enclenchent sans outil dans un châssis rainuré, ce qui explique pourquoi ils s'imposent dans les applications par gravité. Sur les convoyeurs où les rouleaux sont régulièrement démontés pour le nettoyage ou le changement de produit, cette facilité d'utilisation est d'autant plus appréciable.
Les extrémités à filetage femelle sont vissées à travers le châssis pour garantir un positionnement précis et reproductible. Cette solution convient aux charges plus lourdes, aux châssis où la position des rouleaux ne doit pas varier, ainsi qu’aux installations où les vibrations risqueraient de faire sortir progressivement un rouleau à ressort de sa rainure.
Les extrémités fraisées à plat empêchent la rotation de l'arbre lui-même. Sur un lit fonctionnant uniquement par gravité, l'arbre ne subit aucun couple ; ce choix est donc généralement inapproprié, sauf si la même conception de rouleau est utilisée sur une section entraînée de la même ligne, ce qui constitue une raison valable et fréquente de l'adopter comme norme.
Lorsqu'une section à gravité alimente une section motorisée, il convient de déterminer si les deux sections utilisent un modèle de rouleau commun avant la validation de l'un ou l'autre des plans. Le fait de partager le tube, la paroi et l'extrémité d'arbre entre les deux moitiés permet de réduire le stock de pièces de rechange à une seule référence, et le léger surcoût lié à la moitié à gravité est généralement moins onéreux que celui lié à la gestion de deux références distinctes.
Rouleaux de convoyeurs par gravité : guide de dimensionnement, de charge et d'espacement
Les tronçons rectilignes sont la partie la plus simple. Les sections courbes nécessitent des rouleaux dont la vitesse superficielle varie sur toute la largeur, ce qui constitue une caractéristique différente de celle d’un rouleau cylindrique droit ; il s’agit donc d’une spécification qu’il convient de mentionner explicitement lors de la demande de devis, plutôt que de la supposer en se basant sur un catalogue de rouleaux droits. Il en va de même pour les agencements de rouleaux inclinés utilisés pour maintenir le produit contre un guide latéral avant un transfert.
Précisez la fonction de la section, et pas seulement l'aspect du rouleau. Un fournisseur de composants peut fabriquer un produit conforme à une spécification de section courbe lorsque celle-ci est clairement indiquée ; personne ne peut la déduire à partir du diamètre d'un tube et de la longueur d'une face.
Envoyez le résultat sous forme de dessin aux formats STEP, IGES, DWG, DXF, SLDPRT ou PDF, et vous recevrez des commentaires DFM concernant le composant. Début des commandes sur mesure à partir de 20 pièces, ce qui suffit largement pour couvrir une section d'essai ; l'étape 7 n'a donc pas besoin d'attendre un cycle de production.
Pas d'énergie, pas de contrôle et aucune garantie de débit. Le produit se déplace à la vitesse dictée par les lois de la physique et la pente, qui varie en fonction du poids, de la température et du degré d'encrassement des roulements. Lorsque la durée du cycle doit être prévisible, la gravité n'est pas la solution adaptée, quel que soit l'attrait de son coût d'investissement.
L'entretien est minime, mais pas nul. Les roulements accumulent de la poussière, et un lit à gravité se détériore progressivement sans présenter de défaillance visible. La ligne ne s'arrête pas ; elle fonctionne simplement de moins en moins bien chaque trimestre, jusqu'à ce que quelqu'un la mesure.
La pente occupe de l'espace en hauteur et en longueur au sol. Une longue descente par gravité nécessite un dénivelé important, ce qui impose des contraintes à l'aménagement environnant et entraîne parfois des coûts supplémentaires en termes de mezzanine ou de surface au sol par rapport à ce qu'aurait coûté l'alternative motorisée en équipement.
La variation des poids des produits constitue une véritable contrainte. La pente qui permet de déplacer un carton de 2 kg en toute sécurité entraînera une caisse de 30 kg à une vitesse susceptible de l'endommager. Il s'agit là d'une contrainte de conception plutôt que d'un problème de réglage.
KTD précise que son système de gestion de la qualité est certifié conforme à la norme ISO 9001:2015. L'Organisation internationale de normalisation (ISO) définit la norme ISO 9001 comme la norme internationalement reconnue en matière de systèmes de gestion de la qualité, qui porte sur le contrôle des processus et la traçabilité plutôt que sur les performances d'un rouleau en particulier. Demandez le certificat et prenez connaissance de son champ d'application lors de la qualification des fournisseurs.
Les rouleaux à gravité étant expédiés en grande quantité, leur conditionnement constitue un enjeu pratique. KTD précise que ses caisses en bois destinées à l'exportation sont conformes à la norme NIMP 15, la mesure de la Convention internationale pour la protection des végétaux relative aux emballages en bois brut dans le commerce international, ce qui relève davantage des formalités douanières que des aspects techniques.
Les tarifs varient en fonction de chaque projet et sont communiqués dans le devis en fonction des matériaux, des dimensions, de la complexité de l'usinage, de la quantité, du traitement de surface et d'autres exigences techniques. En ce qui concerne plus particulièrement les convoyeurs à gravité, les variables qui influent le plus sur le montant du devis sont la classe des roulements, le matériau des tubes et la quantité totale, car le nombre de rouleaux sur une section de convoyeur à gravité est généralement élevé.
R : L'espacement maximal entre les rouleaux correspond à la longueur minimale de la charge divisée par trois, de sorte qu'au moins trois rouleaux restent sous la charge. Pour un carton de 300 mm, l'espacement est donc de 100 mm. Les produits dont la base est souple ou en retrait nécessitent un espacement plus réduit que celui résultant de ce calcul, car ils s'appuient sur deux rouleaux au lieu de reposer sur les trois.
R : Pas directement. Il faut d’abord tenir compte de la charge par rouleau, des dimensions, de l’épaisseur de la paroi du tube, de la classe de roulement et de l’arbre. Le diamètre est choisi en fonction de ces paramètres, et deux rouleaux de diamètre extérieur identique peuvent présenter des capacités très différentes selon l’épaisseur de la paroi. Précisez l’épaisseur de la paroi sur le plan plutôt que de vous fier uniquement au diamètre.
R : Cela dépend du poids de la charge, du matériau de la base, de la résistance des roulements et du degré de propreté des rouleaux ; il n'est donc pas possible de donner un chiffre universel fiable. Construisez un tronçon d'essai aux entraxes prévus avec les rouleaux spécifiés, puis augmentez la pente jusqu'à ce que l'objet le plus léger se déplace de manière fiable à partir d'un arrêt complet, et vérifiez la vitesse d'arrivée de l'objet le plus lourd avec ce même réglage.
R : Des roulements à billes de précision lorsque la faible résistance au roulement est un critère important, ce qui est le cas la plupart du temps en gravité. Des roulements emboutis lorsque le coût est déterminant et que la série de production est courte. Des paliers en polymère lorsque le lavage ou la corrosion risquent d'endommager un logement de roulement en acier, dans le respect de leurs limites de température et de charge.
R : Oui. Les nuances 304 et 316 font partie des matériaux standard proposés pour les tubes de la gamme de rouleaux de convoyage, au même titre que l'acier au carbone, l'aluminium et le PVC. Le choix de la nuance dépend de l'exposition aux chlorures présents dans les produits de nettoyage plutôt que de la présence générale d'aliments.
R : Les commandes sur mesure commencent à partir de 20 pièces et peuvent aller jusqu'à plus de 10 000 par cycle de production ; il est donc possible de fabriquer et d'évaluer un lot d'essai avant de s'engager pour la fabrication de l'ensemble du lit.
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