Brevet FR2720960A1 — publié le 19951215

REDRESSEUR DE FIL AVEC MATRICES A LONGUE DURÉE L'invention concerne, d'une façon générale, un redresseur de fil et, en particulier, un redresseur de fil qui a été bobiné et qui doit être coupé en section plus courte. L'invention concerne, encore plus particulièrement, un redresseur de fil qui, en principe, est analogue à celui décrit dans le brevet US 293,212. Dans un redresseur selon ce brevet, du fil est transféré à travers un manchon ou mandrin rotatif ayant des matrices de redressement en amont et en aval ainsi qu'une matrice de redressement intermédiaire disposée entre les matrices amont et aval. Afin de contrôler le cintrage ou la tension imposée au fil lorsque celui-ci est transféré à travers les matrices, les matrices amont et aval sont supportées de manière à pouvoir être ajustées sélectivement dans le sens axial et être rapprochées ou écartées l'une de l'autre, pendant que la matrice intermédiaire est supportée pour être ajustée sélectivement, dans le sens radial, par rapport aux matrices amont et aval. A la meilleure connaissance du demandeur, des redresseurs de fil de ce type ne sont pas et n'ont jamais été utilisés commercialement. Le demandeur a toutefois reconnu que les principes enseignés par le brevet précité sont plus valables que ceux des redresseurs de fil qui bénéficient effectivement d'un usage commercial. Lors des tentatives d'introduire ces principes connus par le brevet US dans une machine fiable, le demandeur s'est toutefois heurté à de graves problèmes, dans la mesure o les matrices de redressement du type décrit dans le brevet US sont sujet à une usure rapide et ont, de ce fait, une durabilité inacceptable. L'objectif général de la présente invention est de prévoir un redresseur de fil du type précité qui est commercialement acceptable et, plus particulièrement, de prévoir une machine dans laquelle les matrices de redressement sont moins sujet à l'usure et sont capables de fonctionner pendant une période relativement longue. Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un redresseur de fil comprenant un mandrin creux conçu pour être tourné autour d'un axe prédéterminé ayant une extrémité d'entrée amont et une extrémité de sortie aval, ledit fil étant transféré à travers le mandrin de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de sortie lors de la rotation dudit mandrin autour dudit axe, des matrices amont, aval et intermédiaire disposées dans le mandrin et pouvant tournées avec celui-ci, ladite matrice intermédiaire étant disposée entre les matrices amont et aval et espacées axialement de celles-ci, caractérisé en ce que chaque matrice comporte une gorge globalement en forme de U à travers laquelle le fil est enfilé lorsqu'il est transféré à travers ledit mandrin, en ce que chaque gorge comporte une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, ainsi qu'un fond à courbure concave dans un premier plan perpendiculaire audit axe et une courbure convexe dans un second plan contenant cet axe et disposée perpendiculairement audit premier plan, en ce que le fond de ladite gorge dans la matrice intermédiaire présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un premier point situé à mi- distance entre les extrémités de ladite gorge, en ce que le fond de ladite gorge dans la matrice amont présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un second point situé plus près de l'extrémité d'entrée de la gorge que de son extrémité de sortie et en ce que le fond de ladite gorge de ladite matrice aval présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un troisième point situé plus près de l'extrémité de sortie de cette gorge que de son extrémité d'entrée. L'invention prévoit donc un redresseur de fil dans lequel les matrices sont configurées de manière à permettre au fil de suivre sensiblement sa trajectoire naturelle pendant que le fil est redressé, éliminant ainsi des concentrations de tension dans des régions spécifiques des matrices. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée suivante en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une section axiale à travers un mandrin équipé d'un nouveau redresseur de fil doté des particularités originales selon la présente invention; les Figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues agrandies des matrices amont, intermédiaire et aval représentées sur la Figure 1; les Figures 5 et 6 sont des vues d'extrémité agrandie respectivement dans les directions 5-5 et 6-6 de la Figure 2; les Figures 7 et 8 sont des vues d'extrémité agrandie respectivement dans les directions 7-7 et 8-8 de la Figure 3. Comme on l'a représenté dans les dessins à des fins d'illustration, l'invention est appliquée à un appareil pour redresser une longueur de fil 11 après que le fil ait été débobiné d'une bobine (non représenté) et avant que le fil soit tronçonné en sections plus courtes. On a montré de l'appareil que ce qui est nécessaire à la compréhension de l'invention, vu que des redresseurs de fil sont connus en soi. Fondamentalement, l'appareil 10 comporte un mandrin creux (12) apte à tourner continuellement autour d'un axe prédéterminé A coïncidant avec l'axe central du mandrin. Du fil 11 est transféré à travers le mandrin pendant que celui-ci est tourné. Le mandrin comporte un col tubulaire 13 à son extrémité d'entrée et un col tubulaire 14 quelque peu plus court à son extrémité de sortie en aval. Au fur et à mesure que le fil est transféré à travers le mandrin il est redressé sous l'action d'une matrice amont 15, d'une matrice intermédiaire 16 et d'une matrice aval 17. La matrice intermédiaire 16 est située approximativement à mi- distance entre les matrices amont et aval 15 et 17 et est décalée radialement par rapport à ces matrices pour imposer au fil de suivre une trajectoire courbe lorsqu'il progresse à travers la partie centrale du mandrin 12. Les matrices amont et aval 15 et 17 se trouvent respectivement à l'intérieur d'un alésage cylindrique de manchons ou logements 25 et 27 et sont fixées de façon amovible aux manchons à l'aide de goujons filetés (non montré). La matrice intermédiaire est fixée dans l'alésage cylindrique d'un manchon 26 à l'aide de goujons filetés similaires. Pour permettre une adaptation à différents paramètres de fil, les manchons et 27 sont supportés en vue d'un ajustement axial sélectif à l'intérieur du mandrin 12 et conçus pour être retenus, de façon amovible, dans des positions fixes, à l'aide de goujons filetés 30. Le manchon 26 est supporté en vue d'un ajustement radial par un étrier à fentes 31 dans le mandrin et conçu pour être ajusté et retenu dans une position radiale fixe à l'aide de goujons filetés (non représenté). Conformément à la présente invention, les matrices , 16 et 17 sont profilées spécialement pour redresser le fil 11 tout en permettant à celui-ci de suivre sensiblement sa trajectoire naturelle au fur et à mesure qu'il progresse à travers le mandrin 12. Grâce à la configuration des matrices, les sollicitations imposées aux matrices par le fil sont distribuées plus uniformément le long des matrices de manière à réduire les zones de concentration de tension et d'usure et d'augmenter, ainsi, la durée de vie de ces matrices. Chacune des matrices 15, 16 et 17 est plus spécialement réalisée en un bloc cylindrique 35 en fonte grise. Dans l'exemple particulier, chaque bloc 35 possède une longueur d'environ 57,2 mm et un diamètre extérieur d'environ 15,9 mm. Les blocs s'adaptent étroitement, mais de façon amovible, dans les manchons , 26 et 27. Conformément à la présente invention, le bloc 35 de chacune des matrices 15, 16 et 17 est formé avec une gorge 40 à profil particulier, à travers laquelle le fil voyage lorsqu'il est transféré à travers le mandrin 12. Chaque gorge est globalement en forme de U avec une extrémité d'entrée 41 et une extrémité de sortie 42. Chaque gorge comporte, en outre, un fond 45 cintré suivant une courbure concave dans un premier plan X-X (Figure 1) disposé perpendiculairement à l'axe A et suivant une courbure convexe dans un second plan Y-Y (Figure 6) disposé perpendiculairement au plan X-X et renfermant l'axe A. Les courbures convexes des fonds de gorges sont toutefois différentes pour chacune des matrices 15, 16 et 17. Le fond 45 de la gorge 40 de la matrice intermédiaire 16 présente plus spécialement une courbure convexe et symétrique autour d'un point situé à mi-distance entre les extrémités d'entrée et de sortie 41 et 42 de la gorge. Le fond de la gorge décrit un arc de rayon de courbure R1 (Figure 3) autour d'un centre C1 situé dans le plan Y-Y et à distance égale des extrémités de la gorge. Le fond 45 de la gorge 40 de la matrice amont présente une courbure convexe et sensiblement symétrique par rapport à un point situé plus près de l'extrémité d'entrée 41 de la gorge que de son extrémité de sortie 42. Le fond de la gorge de la matrice amont décrit un arc d'un rayon de courbure R2 (Figure 2) autour d'un centre C2 situé également dans le plan Y-Y mais qui, dans l'exemple particulier, se trouve seulement à 12,7 mm de l'extrémité d'entrée 41 de la gorge et à 44,5 mm de l'extrémité de sortie 42 de la gorge. Inversement, le fond 45 de la gorge 40 de la matrice aval 17 présente une courbure convexe et sensiblement symétrique par rapport à un point situé plus près de l'extrémité de sortie 42 de la gorge que de son extrémité d'entrée 41. Comme le montre la Figure 4, le fond 45 de la gorge 40 de la matrice aval 17 décrit un arc d'un rayon R3 autour d'un centre C3 situé dans le plan Y-Y, le centre C3 étant distant, ici, de 12,7 mm de l'extrémité de sortie 42 de la gorge et de 44,5 mm de l'extrémité d'entrée 41 de la gorge. Après montage, les matrices 15, 16 et 17 occupent des positions angulaires dans les manchons 25, 26 et 27 telles que la gorge 40 de la matrice intermédiaire est décalée angulairement de 180 degrés par rapport aux gorges des matrices amont et aval 15 et 17 (voir Figure 1). Lorsque le mandrin 12 est tourné et que le fil 11 est tiré à travers les matrices, les gorges dans les matrices guident le fil pour lui faire suivre la trajectoire représentée sur la Figure 1, le fil étant en contact avec les gorges mais non avec les surfaces intérieures des manchons est redressé par l'action des matrices. La trajectoire représentée se rapproche de très près de la trajectoire naturelle que la fil a tendance à suivre lorsqu'il est redressé et, par conséquent, les matrices subissent moins de tension et d'usure que dans la cas o le fil est transféré à travers un matrice avec un alésage cylindrique. En ajustant la matrice intermédiaire 16 radialement à l'écart de l'axe A, l'action de redressement peut être rendue plus intense si c'est nécessaire pour travailler du fil qui, initialement, était enroulé sur une bobine relativement serrée. Le redressement peut encore être intensifié davantage en ajustant les matrices 15 et/ou 17 axialement vers la matrice 16 et peut être réduit en glissant les matrices 15 et 17 plus loin de la matrice 16. Différentes tailles de matrices 15, 16 et 17 sont requises pour différentes plages de diamètres de fil. Des matrices ont été conçues pour travailler du fil d'un diamètre de 2, 54 mm jusqu'à 8,64 mm, le bloc de la matrice ayant, dans chaque cas, un diamètre extérieur d'environ 15,875 mm. Dans des matrices capables de redresser du fil ayant un diamètre compris entre 2,54 mm et 3,3 mm, chacun des rayons R1, R2 et R3 a une longueur de 101,6 mm, tandis que pour du fil ayant un diamètre compris entre 7,875 mm et 8, 636 mm, chacun des rayons précités a une longueur de 190,5 mm. La profondeur et la largeur des gorges doivent aussi être en rapport avec le diamètre du fil. Dans la cas de fils d'un diamètre dans la plage de 2, 54 mm à 3,3 mm, chaque gorge 40 a une largeur constante W d'environ 4, 188 mm et une profondeur D d'environ 4,14 mm à l'endroit le plus profond de la gorge. Dans le cas de fils d'un diamètre entre 7,875 mm et 8,636 mm les valeurs de W et D sont respectivement 9,525 mm et 8,89 mm. REVENDICATIONS 1. Redresseur de fil comprenant un mandrin creux (12) conçu pour être tourné autour d'un axe prédéterminé A ayant une extrémité d'entrée amont et une extrémité de sortie aval, ledit fil (11) étant transféré à travers le mandrin (12) de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de sortie lors de la rotation dudit mandrin (12) autour dudit axe A, des matrices amont (15), aval (17) et intermédiaire (16) disposées dans le mandrin (12) et pouvant tourner avec celui-ci, ladite matrice intermédiaire (16) étant disposée entre les matrices amont et aval (15, 17) et espacée axialement de celles-ci, caractérisé en ce que chaque matrice (15, 16, 17) comporte une gorge (40) globalement en forme de U à travers laquelle le fil (11) est enfilé lorsqu'il est transféré à travers ledit mandrin (12), en ce que chaque gorge (40) comporte une extrémité d'entrée (41) et une extrémité de sortie (42), ainsi qu'un fond (45) à courbure concave dans un premier plan X-X perpendiculaire audit axe et une courbure convexe dans un second plan Y-Y contenant cet axe et disposé perpendiculairement audit premier plan X-X, en ce que le fond (45) de ladite gorge (40) dans la matrice intermédiaire (15) présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un premier point situé à mi-distance entre les extrémités (41, 42) de ladite gorge (40), en ce que le fond (45) de ladite gorge (40) dans la matrice amont (15) présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un second point situé plus près de l'extrémité d'entrée (41) de la gorge (40) que de son extrémité de sortie (42) et en ce que le fond (45) de ladite gorge (40) de ladite matrice aval (17) présente une courbure convexe sensiblement symétrique par rapport à un troisième point situé plus près de l'extrémité de sortie (42) de cette gorge (40) que de son extrémité d'entrée (41). 2. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (45) de la gorge (40) dans la matrice intermédiaire (16) est décalée angulairement d'environ degrés par rapport au fond (45) des gorges (40) des matrices amont et aval (15) et (17). 3. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond (45) de chaque gorge (40) décrit un arc convexe dans ledit second plan YY et en ce que les arcs convexes décrits par lesdits fonds (45) desdites gorges (40) dans lesdites matrices intermédiaires (16) amont (15) et aval (17) sont décrits autour de centres C1, C2 et C3 situés dans ledit second plan Y-Y et coïncidant respectivement avec lesdits premier, second et troisième points. 4. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les arcs décrits par les fonds (45) des gorges (40) desdites matrices amont et aval (15, 17) ont sensiblement le même rayon de courbure prédétermine. 5. Redresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arc décrit par le fond (45) de la gorge (40) de ladite matrice intermédiaire (16) a un rayon de courbure sensiblement égal audit rayon prédéterminé. 6. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par des manchons amont (25), aval (27) et intermédiaires (28) fixés audit mandrin (21) et en ce que lesdites matrices (15, 17 et 16) sont glissées dans lesdits manchons (25, 27 et 16) en entourées par ceux-ci. 7. Redresseur selon la revendication 6, caractérisé par des moyens de support desdits manchons intermédiaires (27) permettant un ajustement radial sélectif par rapport audit mandrin (12). 8. Redresseur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par des moyens de support desdits manchons amont et aval (25, 27) permettant un ajustement axial sélectif indépendant par rapport audit5 mandrin (12).