POLEA DE IMPULSO Y GUIA DE BANDA DE UNA SOLA PIEZA
Antecedentes de la Invención Esta invención se refiere, generalmente, a máquinas impulsadas por bandas y, en particular, a una polea y detector de banda combinados, que transmiten potencia a una banda de impulso y mantienen la banda en una posición de operación apropiada . Muchos artefactos tienen una banda sin fin, la cual transmite potencia y movimiento desde un motor a un componente impulsado. Por ejemplo, los secadores automáticos de ropa tienen un motor eléctrico que impulsa una banda flexible para girar un tambor que contiene la ropa húmeda. Una polea se monta a lo largo de un extremo de un árbol de impulso del motor y gira con el árbol para mover la banda. Esta polea se encuentra típicamente roscada sobre una porción roscada correspondiente del árbol. La banda se acopla a la polea y está alineada con una sección de impulso de banda de la polea. Un soplador también se une al árbol de impulso, para circular aire a través del secador para remover la humedad de la ropa, conforme gira el tambor. Desafortunadamente, el motor se ubica frecuentemente en un alojamiento del secador, en una posición que no es fácilmente accesible ni observado. Una persona que realiza el ensamblado inicial del secador o el mantenimiento subsiguiente, debe instalar la banda "a ciegas", sin ver la polea. Como resultado, la banda puede estar, inadvertidamente, desalineada o se instalará alrededor del árbol en lugar de la polea. Esto produce tensiones de la banda inapropiadas y relaciones inciertas de la velocidad, que reducen la vida de la banda y conducen a una falla operacional. Para evitar estas dificultades, un retardador de banda tiene que ser instalado frecuentemente sobre el árbol adyacente a la polea. El retardador de banda, o guía de banda, es típicamente una envoltura de plástico que tiene una superficie externa que se inclina hacia la polea, la cual, cuando se girada, causa que una banda mal colocada se acople a la superficie para moverse a la posición apropiada sobre la polea. La guía de banda tiene un collar interno para montarse sobre el árbol de impulso y una serie de nervaduras internas que soportan la estructura de la envoltura. Un ejemplo de tal guia de banda se describe en la patente de EE.UU., No. 4,929,219, expedida el 29 de mayo de 1990, e intitulada "Detector de banda para colocar una banda sobre una polea". La guía de banda puede ocasionar un gasto y retardo adicionales. Los trabajadores olvidan ocasionalmente instalar una guía de banda, o instalarla sobre el árbol de impulso en una orientación hacia atrás, con la superficie inclinada en alejamiento de la polea. Una acción de mantenimiento es luego requerida para remover la polea desde el árbol e instalar apropiadamente esta guía de banda. El material de plástico de la guía de banda puede ser menos durable que otras partes que rodean, las cuales son metálicas. Asimismo, los costos de producción, asociados para el moldeo de la guía de plástico, se agregan a los costos sustanciales ya requeridos para maquinar la polea. La producción de la polea puede también ser relativamente ineficiente. Si se hace de una pieza sólida de acero, la cual se maquina para definir la geometría compleja y eliminar cualquier borde agudo, el cual pudiera dañar o destruir la banda. Las poleas no son hechas típicamente por un proceso de moldeo de troquel, debido a que las partes moldeadas a menudo exhiben discontinuidades en los contornos superficiales (referidos como "líneas de división"), que forman bordes agudos, los cuales rápidamente desgastan la banda y llevan a una falla prematura. Otro inconveniente es que la polea no puede ser usada para retener el árbol de impulso en una posición fija. Para instalar o remover el soplador desde el árbol de impulso, este árbol debe ser retenido estacionario, mientras el soplador es girado para apretar o aflojar la conexión roscada. Debido a que la polea está roscada sobre ese árbol, puede no ser usada como agarre para prevenir la rotación del árbol, debido a que su conexión roscada sería afectada. En lugar de ello, una superficie plana o ranura se maquina típicamente en el árbol para facilitar la retención el árbol con una herramienta. Desafortunadamente, el maquinado del árbol degrada la resistencia y vida de este árbol, aumenta el tiempo de fabricación y limita los tipos de materiales adecuados para fabricar dicho árbol .
Compendio de la Invención Entre los varios objetos y ventajas de la presente invención, puede ser notada la provisión de una polea, que previene la colocación impropia de una banda impulsada, la provisión de tal polea, que reduzca las acciones de mantenimiento, la provisión de tal polea que sea combinada integralmente con una guía de banda, la provisión de tal polea que se produzca por moldeo y así evite la necesidad de maquinado, la provisión de tal polea que facilite la retención del árbol de impulso en una posición fija, la provisión de tal polea, que se instale fácilmente sobre un árbol de impulso, la provisión de tal polea que sea económica y la provisión de tal polea que sea de peso ligero. En general, una combinación de una pieza, de acuerdo con la presente invención, es una polea de impulso y una guía de banda para una máquina impulsada por banda. La combinación comprende un cuerpo de una pieza, que tiene una sección de impulso de banda y una sección de guía de banda. La sección de impulso de banda incluye un cubo configurado para el acoplamiento por una banda. Una primera y segunda paredes de extremo están sobre el cubo, y un pasaje interno se extiende a través del cubo. La sección de guía de banda tiene una superficie externa la cual se extiende desde la segunda pared de extremo y se abocina cónicamente al exterior desde la segunda pared de extremo a un extremo del cuerpo. La sección de guía de banda también tiene una superficie interna, la cual se extiende desde el pasaje interno al extremo del cuerpo. La superficie interna está sustancialmente exenta de miembros de refuerzo y define un interior en forma de copa hueca, libre de estructura en el interior. En otro aspecto, un sistema, de acuerdo con la presente invención, transmite potencia a un dispositivo impulsado por banda. Este sistema comprende un motor eléctrico, y un árbol de impulso conectado al motor para la rotación sobre un eje. Una polea es montada sobre el árbol de impulso. Una banda sin fin se acopla a la polea y es soportada para transmitir potencia al dispositivo. La polea tiene una sección de impulso de banda, configurada para el acoplamiento por la banda y una sección de guía de banda, integral con la sección de impulso de banda. La sección de guía de banda tiene una superficie externa, que se ahusa cónicamente, y una superficie interna, la cual está sustancialmente libre de miembros de refuerzo y define un interior hueco en forma de copa, libre de estructura dentro del interior. La polea además tiene un pasaje tubular interno, para recibir el árbol de impulso para montar la polea sobre el árbol con este árbol extendiéndose a través del pasaje. El árbol además se extiende a través del interior de la sección de guía de banda, sin hacer contacto con cualquier estructura ahí. Otros objetos y características de la presente invención serán en parte evidentes y en parte serán señalados más adelante.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una perspectiva esquemática de un secado automático de ropa, con porciones parcialmente interrumpidas y separadas para mostrar la construcción interna; la Figura 2 es una porción agrandada de la Figura 1, que muestra un motor eléctrico y la banda. La Figura 3 es una elevación lateral del secador de ropa .
la Figura 4 es una elevación lateral agrandada de una combinación de polea y guía de banda de una pieza; la Figura 5 es una perspectiva de la polea de la Figura 4; la Figura 6 es una sección tomada a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 4, y la Figura 7 es una sección similar a la Figura 6, pero para una polea de una segunda modalidad. Caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a través de las vistas de los dibujos.
Descripción detallada de las Modalidades Preferidas Haciendo referencia ahora a los dibujos y, en particular, a las Figuras 1 a 3, una polea, de acuerdo con la presente invención, se indica generalmente en 10. Esta polea 10 tiene un cuerpo de una sola pieza que transmite potencia desde un árbol 14 de impulso a una banda 16 y mantiene la banda en una posición de operación apropiada. En una modalidad, la polea 10 es particularmente adecuada para el uso en aplicaciones donde la banda 16 puede llegar a ser colocada en una ubicación impropia con relación a la polea. Específicamente, la polea se intenta para el uso dentro del alojamiento 18 de una máquina automática secadora de ropa, o la secadora 20, como se muestra en las Figuras 1 a 3. En esa modalidad, la banda 16 puede ser instalada a ciegas, (es decir sin ver directamente) y, por lo tanto, muy probablemente sea colocada en una ubicación incorrecta. Además, la banda 16 se somete a vibraciones y variaciones de tensión, lo cual puede conducir a ser desalojada de la ubicación correcta durante la operación de la secadora 20. Aunque la presente descripción se hizo primariamente con referencia a esa modalidad, se entenderá que otras aplicaciones, tal como las máquinas impulsadas por bandas para otras aplicaciones o campos de a industria, no se apartan del ámbito de esta invención. Haciendo referencia a las Figuras 1 a 3, la secadora 20 incluye un alojamiento con un tambor rotatorio 22 para recibir la ropa húmeda. La banda 16 es arrastrada alrededor de la periferia externa del tambor 22 en acoplamiento de fricción con ella. Un sistema 24 de marcha en vacío es provisto para tomar cualquier holgura en la banda. Este sistema de marcha en vacío incluye una rueda montada rotatoriamente en un brazo resiliente, de manera que esta rueda se oriente para tensar la banda 16 y mantener una cantidad apropiada de tensión sobre la banda, así que la rotación de la polea 10 logra la rotación del tambor 22, como entenderán los expertos en la materia.
El motor eléctrico 26 se monta en el alojamiento 16 de la secadora para impulsar el tambor 22. El motor 26 es convencional y, , como conocen los expertos en la materia, incluye un conjunto estacionario, o estator 28 (Figura 2), y un conjunto rotatorio o rotor 30. El estator 28 es generalmente anular y retiene una o más bobinas enrolladas en alambre, o devanados (no mostrados). Cuando se energiza con corriente eléctrica, los devanados interactúan magnéticamente con el rotor para producir torsión. Esta torsión es transmitida al árbol de impulso horizontal 14. El motor 26 se eleva desde el fondo del alojamiento 18 y se monta en dos anillos 32 de cubo, colocados en los extremos opuestos del motor, los cuales son soportados por dos patas correspondientes 34. Los anillos 32 de cubo tienen un material adecuado (por ejemplo hule) para absorber choques y amortiguar vibraciones. Cada anillo 32 de cubo se coloca en una cuna en forma de luna creciente en una pata correspondiente 34. Un sujetador delgado metálico 36 se instala arriba de cada anillo 32 de cubo para asegurarlo a la pata 34. El árbol de impulso 14 se extiende a una porción posterior del alojamiento 18 para impulsar un soplador (no mostrado) para circular aire a través de la secadora 20. Este soplador induce al aire ambiental a ser impulsado a través de la puerta de entrada (no mostrada) . El aire es calentado y dirigido dentro del tambor 22 para el contacto con la ropa y remover la humedad de los tejidos conforme la ropa gira dentro del tambor. La banda 16, ilustrada en los dibujos, es una ranura múltiple o banda en "poli-V", la cual, en una cara 38 (Figura 2) tiene nervaduras y ranuras alternativas para ser asentadas y acoplarse a formaciones correspondientes en la polea 10 para la tracción efectiva y deslizamiento mínimo de la banda sobre la polea. Esta bada 16 se forma de un material flexible y durable adecuado, tal como el hule. Es soportada para el movimiento longitudinal en una trayectoria sin fin desde la polea 10 a la rueda de tensión 24, alrededor del tambor 22 y de nuevo a la polea para transmitir potencia al tambor para la rotación. Aunque la polea 10 se monta en una porción de extremo del árbol 14 de impulso, puede ser ubicada en cualquier porción a lo largo del mismo. Haciendo referencia a las Figuras 4 a 6, la polea 10 tiene una construcción de una pieza, la cual incluye una sección de impulso de banda (indicada generalmente en 40) , para el acoplamiento por la banda 16 y una sección de guía de banda (indicada generalmente en 50) para prevenir la colocación incorrecta de la banda y/o causar una mala colocación de ia banda, para mover al interior la sección de impulso de banda. La sección 40 de impulso de banda comprende un cubo cilindrico 52, que tiene un eje central A y un exterior formado con varis nervaduras anulares 54 y ranuras 56, en un arreglo alternativo, para recibir las formaciones correspondientes en la banda 16. Una primera y segunda paredes de extremo 60, 62 se extienden radialmente al exterior desde el cubo 52, adyacente a los extremos opuestos del cubo para contener la banda 16. La primera pared de extremo (derecha en las Figuras 4 a 6) y la pared 60 tienen una cara externa 64, un borde periférico 66 y una pared interna 68 que se inclina desde el borde periférico al cubo 62. Este borde periférico 66 tiene preferiblemente una configuración externa que es adecuada para ser agarrada por una herramienta o por la mano para ser instalado en el árbol 14. En la modalidad mostrada en los dibujos, el borde periférico 56 de la primera pared de extremo 60 es poligonal, más específicamente, hexagonal. Una ranura 70 en la cara externa 64 de la primera pared de extremo 60 reduce el peso del cuerpo (y costo) por remover el material innecesario. La segunda pared 62de extremo (izquierda en las Figuras 4 a 6) tiene una cara interna cónica 72 y una cara externa 74 (Figura 6) . El pasaje interno 80 se extiende axialmente a través del cubo 52 para recibir una porción del árbol 14 y montar la polea 10 sobre el árbol. En la modalidad mostrada en la Figura 6, el pasaje interno 80 tiene roscas 82 de tornillo para el acoplamiento con roscas de tornillo correspondientes (no mostradas) sobre el árbol 14. El extremo del pasaje 80, adyacente a la sección de guía 50 de banda, está embutido para proporcionar un borde biselado liso 84 (Figura 6) para facilitar la instalación de la polea 10 sobre el árbol 14 y para la reducción de peso. La sección 50 de guía de banda se extiende desde el segundo extremo (izquierdo) y la pared 62 del cubo 52. Tiene una superficie externa cónica 86, que se abocina al exterior desde la cara interna 72 de la segunda pared 62 de extremo a un extremo 88 del cuerpo. La superficie 86 y la sección de guía de banda cubren una porción el árbol 14 de impulso para prevenir que la banda 16 se acople a esa porción en lugar de al cubo 52. Además, la sección 50 de guía de banda proporciona una capacidad de auto-alineamiento. Si la banda 16 está en una posición incorrecta en contacto con la sección de guía de banda 50, esta banda "caminará" hacia debajo de la superficie externa inclinada 86 a la posición correcta, conforme gira la polea 10. Debido a que la polea 10 se hace de una pieza, la guía de banda no puede ser instalada en una orientación hacia atrás . En las modalidades mostradas en los dibujos (Figuras 6 y 7), la superficie externa 86 de la sección 50 de guía de banda tiene un contorno liso y continuo (no interrumpido) y se conecta a la cara interna 72 de la segunda pared 62 de extremo por una transición convexa suave 90, que tiene un radio R que va entre la inclinación relativamente profunda de la segunda pared 62 de extremo, y la inclinación menor de la superficie externa 86 de la sección 50 de guía de banda. Otros arreglos, que incluyen superficies no convexas o no continuas, no se apartan del ámbito de esta invención. La sección 50 de guía de banda también tiene una superficie interna 92 (Figura 6) que se extiende desde el pasaje interno 80 y la cara externa 74 de la segunda pared de extremo 62 al extremo 88 del cuerpo. Significativamente, la superficie interna 92 está sustancialmente libre de miembros de refuerzo y define un interior hueco, en forma de copa 94, libre de la estructura en el interior. Esto evita la fabricación de componentes complejos, de gran peso, propensos a fallas, asociados con un collar o estructura de nervaduras dentro de una guía de banda, asimismo, el árbol 14 puede extenderse a través del interior 94 de la sección de guía de banda 50 sin hacer contacto con cualquier estructura ahí. En una modalidad, la polea 10 se produce por un proceso de moldeo, para evitar la necesidad de maquinado y así proporcionar un costo menor. Un proceso ejemplar es un proceso de moldeo de troquel de múltiples cursores, el cual es propiedad de Dynacast International Limited, que tiene sus oficinas internacionales en Warwickshire, Inglaterra y las oficinas en Norte América en Danbury, Connecticut. Una discusión ulterior de tal proceso se encuentra en la patente de EE.., No. 4,633,932, expedida el 6 de enero de 1987 e intitulada "Método y Aparato para Formar un Artículo con Rosca de Tornillo Interna." El proceso usa varios (por ejemplo cuatro) deslizamientos perpendiculares, para habilitar el moldeo complejo y exacto. Este proceso de múltiples desplazamientos es efectivo en formar partes con geometrías complejas, especialmente un artículo con rosca de tornillo internamente, tal como la polea. Minimiza las discontinuidades en los contornos superficiales (referidos como "líneas de división") que se encuentran frecuentemente en las partes de moldeo de troquel y deben ser removidas por maquinado. Para la polea 10, una discontinuidad en o adyacente a las nervaduras 54 de la sección 40 de impulso de banda es de importancia crítica, debido a que desgastará la banda 16 y conducirá a su falla. La polea 10 se hace de un material adecuado para moldear y que exhiba alta resistencia, durabilidad y dureza, y de bajo costo, y sea resistente a la corrosión. En una modalidad, la polea 10 se hace de zinc o de aleación de zinc. Se entenderá que la polea puede ser hecha de otros materiales sin apartare del ámbito de esta invención.
Una modalidad alternativa 100 de la polea, la cual se adapta a presión sobre un árbol, se muestra en la Figura 7. El pasaje interno 80 en la polea 100 incluye una pluralidad de ranuras longitudinales 102 de paredes rectas (por ejemplo seis ranuras). Se entenderá que el número y configuración de las ranuras puede variar sin apartarse del ámbito de esta invención. Las ranuras 102 habilitan a la polea 10 a ser colocadas a presión sobre un extremo de un árbol 14 de impulso, que tiene una geometría estriada correspondiente (no mostrada) . La primera pared de extremo 60 puede ser usada como un agarre para retener el árbol 14 estacionario y prevenir su rotación, mientras la rotación del soplador durante la instalación, o remoción de, el extremo opuesto del árbol. Por lo tanto, otras, además de las ranuras externas se acoplan a la polea, el árbol 14 no necesita tener una superficie plana, hendidura o cualquier deformación, que se agregan típicamente, como es conocido por los expertos en la materia, para facilitar la retención del árbol y que remueva físicamente material desde un árbol cilindrico. Por lo tanto, el árbol 14 de la presente invención permanece generalmente sólido y cilindrico, lo cual lo hace comparativamente más fuerte. Asimismo, la fabricación es más rápida, y el árbol 14 no se limita a un tipo de acero que sea maquinable.
Aún otra modalidad (no mostrada) de la polea tiene un pasaje interno 80 que comprende un barreno cilindrico el cual se coloca a presión sobre un extremo de un árbol de impulso 14 que tiene una geometría estriada. En vista de lo anterior, se verá que varios objetos de la invención se lograron y se obtuvieron otros resultados ventajosos . Cuando se introducen elementos de la presente invención o sus modalidades preferidas, los artículos "un", "una", "el" "la" y "dichos" intentan significar que existen uno o más elementos. Los términos "que comprenden" o "que incluyen" y "que tienen" intentan ser inclusive y significar que puede haber elementos adicionales de aquello elementos listados . Ya que varios cambios se pueden hacer en loo anterior, sin apartarse del ámbito de la invención, se intenta que toda la materia contenida en la descripción anterior y mostrada en los dibujos acompañantes, sea interpretada como ilustrativa y no en un sentido limitativo.