EP3463711B1 - Dispositif et procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique - Google Patents

Dispositif et procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique Download PDF

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EP3463711B1
EP3463711B1 EP17724591.7A EP17724591A EP3463711B1 EP 3463711 B1 EP3463711 B1 EP 3463711B1 EP 17724591 A EP17724591 A EP 17724591A EP 3463711 B1 EP3463711 B1 EP 3463711B1
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EP
European Patent Office
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downstream
upstream
monofilament
straightening
spool
Prior art date
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Active
Application number
EP17724591.7A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP3463711A1 (fr
Inventor
Cédric CHAUVET
Eric Colin
Gaëtan DAVAYAT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/12—Regulating or controlling speed of drawing drums, e.g. to influence tension; Drives; Stop or relief mechanisms

Definitions

  • the subject of the invention is a device for pulling and straightening a straight metallic monofilament.
  • the invention applies to all types of metal monofilaments and in particular to carbon steel monofilaments forming a metal reinforcement intended for use in a tire.
  • this metal monofilament is intended to be used directly in plies and then in tires, it is necessary for the metal monofilament from a wire-drawing device to be a straight monofilament in order to avoid any problems of flatness of a ply from the calendering of monofilaments metallic. Indeed, uneven plies cause problems of cutting and butting of the plies together during the manufacture of tires.
  • straight monofilament is meant a monofilament whose hanger and residual twist are significantly reduced compared to a metal monofilament derived directly from a wire-drawing device according to the prior art.
  • a pulling and straightening device in order to reduce the hanger of a metallic monofilament coming from a drawing device.
  • a traction device comprises a traction system comprising a capstan arranged to pull the metal monofilament as well as a straightening system making it possible to reduce the hanger of the metal monofilament.
  • the hanger is generated by the presence of residual compressive stresses on the surface of the metal monofilament.
  • the capstan generally comprises a body of revolution around an axis of rotation, the body of revolution having a frustoconical shape.
  • the diameter of the body of revolution along its axis of rotation causes rotation of the metal monofilament around the main axis of the metal monofilament, which has the effect of giving it a relatively large torque around its main axis.
  • the twist of the monofilament around its main axis is generated by the springback of the monofilament around its main axis. The greater this elastic return, the more the metal monofilament has a high torque, causing the metal monofilament to rotate about its main axis when one of its ends is left free.
  • the object of the invention is to provide a pulling and straightening device and method making it possible to obtain a straight metallic monofilament.
  • the present invention relates to a device for pulling and straightening a metallic monofilament as defined in claim 1.
  • the passage of the metallic monofilament through the upstream traction system, then through the straightening system, then through the downstream traction system makes it possible to pull the metallic monofilament, without giving it any bend or residual twist.
  • the straight cylindrical body for winding the metal monofilament of each capstan makes it possible to reduce the torque of the metal monofilament around its main axis.
  • the speeds V1 and V2 verifying 1 ⁇ V2/V1 ⁇ 1.02 make it possible to avoid, on the one hand, applying too high a voltage to the metal monofilament and, on the other hand, applying a sufficient voltage to ensure effective straightening of the metallic monofilament.
  • the circumferential speed of a capstan is expressed in meters per minute and corresponds to the running speed of the metallic monofilament in contact with the capstan, that is to say the linear speed of the surface of the cylindrical body of the capstan.
  • This circumferential speed is therefore, for a given angular speed of the capstan, dependent on the diameter of the capstan.
  • a metal monofilament towed by the capstan of diameter Da will have a higher circumferential speed than when it is towed by the capstan of diameter Db.
  • the angular speed of a capstan is expressed in degrees (or radians) per minute and corresponds to the rotational speed of the capstan. Whatever the angular speed of a capstan, the angular speed of the capstan does not depend on its diameter but on the speed of rotation of the axis on which it is mounted.
  • such an installation for manufacturing a metal monofilament makes it possible to obtain a metal monofilament having a bend and a reduced residual torsion.
  • the installation comprises a drawing device arranged upstream of the device for pulling and straightening the metallic monofilament and downstream of the device for unwinding the metallic monofilament.
  • the metal monofilament has a diameter ranging for example from 1 mm to 3 mm.
  • the metal monofilament has a diameter d ranging from 0.10 mm to 0.50 mm, preferably from 0.25 mm to 0.45 mm and more preferably from 0.20 to 0.40 mm.
  • the metal monofilament has a mechanical strength of between 3200 and 3700 MPa. This mechanical resistance is measured according to standard ASTM D2969-04.
  • the device for unwinding the metal monofilament advantageously comprises a reel for storing the metal monofilament.
  • the metallic monofilament winding device advantageously comprises a metallic monofilament storage reel.
  • Another object of the invention relates to a method of pulling and straightening a metallic monofilament as defined in claim 9.
  • a tension is applied to the metal monofilament ranging from 5% to 20%, preferably from 5% to 15% and more preferably from 5% to 10% of the breaking force of the metal monofilament.
  • the breaking strength of the metallic monofilament is equal to the mechanical strength multiplied as defined above by the section of the metallic monofilament. This tension value makes it possible, on the one hand, to limit the risk of plastically deforming the metal monofilament or of breaking it and, on the other hand, to ensure effective straightening of the metal monofilament.
  • the subject of the invention is a device for pulling and straightening a metallic monofilament.
  • the figures 1 and 2 represent a device 10 for pulling and straightening a metal monofilament 12 according to a first embodiment of the invention.
  • the metal monofilament 12 for example made of carbon steel, is an elongated element having a length greater than the dimensions of its cross section, whatever the shape of its cross section.
  • the cross section can have a circular, oblong, rectangular, square, or even flat shape.
  • the metallic monofilament filament 12 has a diameter d ranging from 0.10 mm to 0.50 mm, preferably from 0.25 mm to 0.45 mm and more preferably from 0.20 to 0.40 mm and here equal to 0.30 mm.
  • the traction and straightening device 10 comprises an upstream traction system 20, a downstream traction system 30, and a straightening system 40.
  • the upstream traction system 20 is arranged upstream of the downstream traction system 30 in the running direction of the metallic monofilament 12, in particular represented by arrows on the metallic monofilament 12 in the figures.
  • the straightening system 40 of the metallic monofilament is arranged between the upstream traction system 20 and the downstream traction system 30.
  • the metallic monofilament 12 arrives at the upstream traction system 20, then exits in the direction of the straightening system 40
  • the metal monofilament 12 arrives at the straightening system 40, then exits in the direction of the downstream traction system 30.
  • the upstream 20 and downstream 30 traction systems respectively comprise an upstream capstan 22 and a downstream capstan 32, in particular represented on the figure 2 , arranged to pull the metallic monofilament 12.
  • the upstream 20 and downstream 30 traction systems can also comprise rotation drive means configured to drive the upstream 22 and downstream 32 capstans in rotation.
  • the rotation drive means may comprise a motor.
  • the upstream capstan 22 of the upstream traction system 20 comprises a straight cylindrical body, shown in particular in the figure 2 , for winding the metallic monofilament 12.
  • the right cylindrical body of the upstream capstan 22 has a diameter D1, called the upstream diameter, and in operation, a circumferential speed V1, called the upstream circumferential speed, and an angular speed W1, called the upstream angular speed .
  • the downstream capstan 32 of the downstream traction system 30 comprises a straight cylindrical body, shown in particular in the figure 2 , for winding the metallic monofilament 12.
  • the right cylindrical body of the downstream capstan 32 has a diameter D2, called the downstream diameter, and in operation, a circumferential speed V2, called the downstream circumferential speed, and an angular speed W2, called the downstream angular speed .
  • each capstan makes it possible to avoid the generation of a torsion torque of the metal monofilament around its main axis when the metal monofilament passes through the traction systems.
  • D1 and D2 are such that D1 ⁇ 200.d and D2 ⁇ 200.d with d being the diameter of the metal monofilament, preferably D1 ⁇ 500.d and D2 ⁇ 500.d and even more preferably D1 ⁇ 700.d and D2 ⁇ 700.d.
  • d being the diameter of the metal monofilament
  • the hanger generated by the traction systems during the passage of the metal monofilament in the device is reduced as much as possible.
  • the traction and straightening device 10 comprises an upstream deflection pulley 50 and a downstream deflection pulley 60, the characteristics and operation of which will be described with reference to the figure 3 And 4 .
  • the upstream return pulley 50 is configured on the one hand to receive the metal monofilament 12 from the upstream capstan 22, and on the other hand to return the metal monofilament 12 to the dressing system.
  • the upstream capstan 22 and the upstream deflection pulley 50 are arranged so that the metal monofilament 12 winds at least once in succession partially around the right cylindrical body of the upstream capstan 22 and partially around the upstream deflection pulley 50.
  • the metallic monofilament 12 arrives on the upstream capstan 22, wraps at least partially around the right cylindrical body of the upstream capstan 22, then exits in the direction of the upstream return pulley 50. Then, the metallic monofilament 12 arrives on the upstream deflection pulley 50 wraps at least partially around the upstream deflection pulley 50, then exits in the direction of the dressing system.
  • the metallic monofilament 12 wraps at least twice successively partially around the right cylindrical body of the upstream capstan 22 and partially around the upstream return pulley 50. More specifically, by wraps twice successively, it is meant that the metal monofilament 12 describes a first partial winding around the right cylindrical body of the upstream capstan 22, then a first partial winding around the upstream return pulley 50, then a second partial winding around the right cylindrical body of the capstan upstream 22, and finally a second partial winding around the upstream return pulley 50 before going through the straightening system. As illustrated on the figure 4 , the metal monofilament 12 winds three times in succession partially around the right cylindrical body of the upstream capstan 22 and partially around the upstream return pulley 50.
  • downstream return pulley 60 is configured to receive the metal monofilament 12 from the dressing system and to return the metal monofilament 12 to the downstream capstan 32.
  • the downstream capstan 32 and the downstream deflection pulley 60 are arranged so that the metal monofilament 12 winds at least once in succession partially around the right cylindrical body of the downstream capstan 32 and partially around the downstream deflection pulley 60.
  • the metal monofilament 12 arrives on the downstream deflection pulley 60, wraps at least partially around the downstream deflection pulley 60, then exits in the direction of the downstream capstan 32. Then, the metal monofilament 12 arrives on the capstan downstream 32, wraps at least partially around the right cylindrical body of the downstream capstan 32, then comes out of the pulling and straightening device.
  • the metallic monofilament 12 winds at least twice in succession partially around the right cylindrical body of the downstream capstan 32 and partially around the downstream return pulley 60. More precisely, the metallic monofilament 12 describes a first partial winding around the downstream deflection pulley 60, then a first partial winding around the right cylindrical body of the downstream capstan 32, then a second partial winding around the downstream deflection pulley 60, and finally a second partial winding around the right cylindrical body of the downstream capstan 32 .
  • the upstream 50 and downstream 60 return pulleys are rotatable about separate axes of rotation. More specifically, as shown in the figure 2 , the upstream deflection pulley 50 is rotatable about an axis A3, and the downstream deflection pulley 60 is rotatable about an axis A4.
  • the axes A3 and A4 are substantially parallel.
  • each upstream 50 and downstream 60 return pulley is free to rotate around its axis of rotation.
  • Each upstream 50 and downstream 60 return pulley comprises axial guide means 52, 62 of the metallic monofilament 12.
  • each deflection pulley 50, 60 may comprise a plurality of grooves extending circumferentially around the axis of rotation of the deflection pulley. Each groove is preferably made in a radially outer face of the deflection pulley.
  • Each groove of each upstream 50 and downstream 60 deflection pulley defines a guide direction, preferably substantially perpendicular to the axis of rotation of the deflection pulley.
  • Each groove of each pulley has a generally U-shaped or V-shaped and preferably V-shaped.
  • each upstream 50 and downstream 60 return pulley allow the metal monofilament 12 to be returned respectively to the upstream 22 and downstream 32 capstan, avoiding crossings of the metal monofilament 12.
  • the axes of rotation upstream A1 and downstream A2 of the capstans, as well as the axes of rotation A3 and A4 of the deflection pulleys are substantially parallel to each other.
  • the straightening system 40 preferably comprises a first straightening unit 42 and a second straightening unit 44, the first and second straightening units being successive in the direction of travel of the metal monofilament 12.
  • the metal monofilament 12 from of the upstream traction system 20 arrives at the first straightening unit 42, then exits in the direction of the second straightening unit 44.
  • the metallic monofilament 12 arrives at the second straightening unit 44, then exits in the direction of the traction system downstream 30.
  • the straightening system 40 is capable of exerting forces substantially perpendicular to the main axis of the metal monofilament
  • the first dressing unit 42 defines a first dressing direction P1 and the second dressing unit 44 defines a second dressing direction P2, such that the first and second dressing directions P1, P2 are substantially perpendicular to each other. the other.
  • the first dressing direction P1 is perpendicular to the second dressing direction P2.
  • This straightening unit 42 comprises a plurality of rollers 46, for example eleven rollers, free in rotation and arranged in the form of two lines, between which passes the metallic monofilament 12.
  • Each roller 46 is rotatable around an axis A7 substantially perpendicular to the straightening direction P1.
  • the characteristics of the second dressing unit 44, in which each roller is rotatable about an axis A8 substantially perpendicular to the dressing direction P2, are similar to those of the first dressing unit 42 and are deduced therefrom mutatis mutandis.
  • Such straightening units make it possible to reduce the residual stresses of each metal monofilament by exerting forces substantially perpendicular to the main axis of the metal monofilament.
  • the straightening aims in fact to distribute the residual compressive stresses located at the surface of each metallic monofilament. By distributing them, the localized imbalance of stresses on either side of the main axis of the metal monofilament and therefore the bend of the metal monofilament is reduced, or even eliminated.
  • Dressing aimed at reducing or even eliminating residual stresses can be carried out in different ways.
  • One way known to those skilled in the art is to use twist straightening, as described in WO2015014510 .
  • twist straightening greatly limits the running speed and therefore the production speed of the metallic monofilament.
  • the running speed of the metal monofilament is less than 300 m.min-1 and more generally of the order of 250 m.min-1.
  • the speed of running, and therefore metallic monofilament production can be much higher, in particular greater than 500 m.min-1, and generally greater than 600 m.min-1.
  • twist straightening causes waviness of the metallic monofilament.
  • the metal monofilaments are arranged parallel to each other. Due to the waviness previously described, it happens that two metallic monofilaments adjacent to each other touch each other, which is unacceptable. Indeed, during the repeated efforts of the ply during the operation of the tire, the two metal monofilaments in contact with one another will rub and wear prematurely.
  • the upstream 22 and downstream 32 capstans can rotate around separate axes of rotation. More precisely, the upstream capstan 22 is rotatable around an upstream axis of rotation A1 and the downstream capstan 32 is rotatable around a downstream axis of rotation A2. Preferably, the upstream A1 and downstream A2 axes of rotation are substantially parallel to each other.
  • the passage of the metallic monofilament 12 through the straightening system 40 has the possible consequence of an elongation of the metallic monofilament 12.
  • the metallic monofilament 12 can present, in particular according to the chemical composition of the metal of the monofilament, according to the tension applied to the monofilament and depending on the forces applied during the straightening step, an elongation of up to 1% at the output of the straightening system 40, which can induce a drop in the voltage of the metallic monofilament 12 at the input and at the output of the straightening system 40.
  • the person skilled in the art is able to determine the elongation generated by the dressing system 40.
  • the traction and straightening device 10 is arranged so that in operation, the upstream circumferential speed V1 and the downstream circumferential speed V2 are such that 1 ⁇ V2/V1 ⁇ 1.02. In other words, the ratio between the downstream circumferential speed V2 and the upstream circumferential speed V1 ranges from 1.00 to 1.02.
  • the circumferential speeds V1 and V2 upstream and downstream are identical.
  • the metallic monofilament 12 shows no elongation. There is therefore no voltage drop to compensate.
  • the upstream diameter D1 of the upstream capstan 22 and the downstream diameter D2 of the downstream capstan 32 are configured such that 1 ⁇ D2/D1 ⁇ 1.02.
  • the ratio between the downstream diameter D2 and the upstream diameter D1 ranges from 1.00 and 1.02.
  • the upstream and downstream diameters D1 and D2 are identical.
  • the diameters D1 and D2 can be between 200 mm and 400 mm, for example 300 mm.
  • one can alternatively have the case in which the ratio between the downstream diameter D2 and the upstream diameter D1 is such that D2/D1 > 1 and V2/V1 1.
  • the ratio between the downstream circumferential speed V2 and the upstream circumferential speed V1 is such that V2/V1 > 1.
  • the metallic monofilament 12 has an elongation which it is necessary to compensate for in order not to induce a drop in voltage and not to risk the windings of the metallic monofilament 12 crossing within the device, in particular crossings of the windings around the body of the downstream capstan 32 and the downstream return pulley 60.
  • the upstream diameter D1 of the upstream capstan 22 and the downstream diameter D2 of the downstream capstan 32 are configured such that 1 ⁇ D2/D1 ⁇ 1.02. In other words, the ratio between the downstream diameter D2 and the upstream diameter D1 ranges from 1.00 and 1.02.
  • the upstream and downstream diameters D1 and D2 are identical.
  • the upstream 22 and downstream 32 capstans are rotatable around the same common axis of rotation, denoted A5 on the figure 6 And 8 .
  • the upstream 22 and downstream 32 capstans are integral in rotation with the common axis of rotation A5 so that when the device 10 is in operation, the upstream and downstream angular velocities W1 and W2 are identical.
  • the straight cylindrical bodies of the upstream 22 and downstream 32 capstans are contiguous and integral in rotation around the axis A5.
  • the straight cylindrical bodies of the upstream 22 and downstream 32 capstans form a common cylindrical body 70 of revolution around the common axis A5 with the straight cylindrical bodies of the upstream 22 and downstream 32 capstans.
  • the common body 70 preferably comprises separation means of the straight cylindrical bodies of the upstream 22 and downstream 32 capstans.
  • the means for axial separation of the straight cylindrical bodies of the upstream 22 and downstream 32 capstans may comprise a rib 72 extending circumferentially around the common axis A5.
  • the rib is provided on a radially outer face of the common body 70.
  • the upstream capstan 22 is arranged at an axially lower level relative to the level of the downstream capstan 32.
  • the upstream capstan 22 is arranged under the capstan 32 relative to the separating means.
  • the upstream 50 and downstream 60 return pulleys are rotatable around the same common axis of rotation, rated A6 on figure 6 And 8 .
  • the upstream 50 and downstream 60 return pulleys are free to rotate independently of each other.
  • the upstream deflection pulley 50 is arranged at a level axially lower than the level of the downstream deflection pulley 60.
  • the upstream 50 and downstream 60 return pulleys comprise axial guide means 52, 62 of the metal monofilament 12.
  • the common axis of rotation A5 of the capstans is substantially parallel to the common axis of rotation A6 of the return pulleys.
  • the traction and straightening device 10 is arranged so that in operation, the upstream circumferential speed V1 and the downstream circumferential speed V2 are such that 1 ⁇ V2/V1 ⁇ 1.02 .
  • the ratio between the downstream circumferential speed V2 and the upstream circumferential speed V1 ranges from 1.00 to 1.02.
  • the circumferential speeds V1 and V2 upstream and downstream are identical.
  • the metal monofilament 12 does not exhibit any elongation. There is therefore no voltage drop to compensate.
  • the upstream diameters D1 and downstream D2 are identical because the upstream 22 and downstream 32 capstans are integral in rotation with the common axis of rotation A5.
  • the ratio between the downstream circumferential speed V2 and the upstream circumferential speed V1 is such that V2/V1 > 1.
  • the metal monofilament 12 has an elongation that it is necessary to compensate in order not to induce a drop in voltage and not to risk crossing the windings of the metallic monofilament 12 within the device, in particular crossing of the windings around the body of the downstream capstan 32 and the downstream deflection pulley 60.
  • the upstream diameter D1 of the upstream capstan 22 and the downstream diameter D2 of the downstream capstan 32 are configured such that 1 ⁇ D2/D1 ⁇ 1.02.
  • the traction and straightening device 10 may comprise a deflection pulley 80, in particular represented on the figure 6 , arranged between the dressing system 40 and the common body 70 of the capstans.
  • the return pulley 80 is configured to receive the metal monofilament 12 from the straightening system 40, and to return it to the right cylindrical body of the downstream capstan 32.
  • the figure 9 schematically represents an installation 100 for manufacturing a metal monofilament
  • the installation 100 for manufacturing a metallic monofilament comprises, from upstream to downstream in the running direction of the metallic monofilament 12, a device 110 for unwinding the metallic monofilament 12 with a diameter of , a drawing device 120 for the metallic monofilament 12 with a diameter d' up to a diameter d, a device 10 for pulling and straightening the metallic monofilament 12 as described previously, and a device 130 for winding the metallic monofilament.
  • the device 110 for unwinding the metal monofilament with a diameter of >d 12 is arranged upstream of the drawing device 120.
  • the unwinding device 110 is configured to unwind the metal monofilament with a diameter of >d, then to send the metal monofilament of diameter d>d towards the wire-drawing device 120.
  • the unwinding device 110 comprises a storage reel.
  • the installation 100 may comprise a deflection pulley arranged between the unwinding device 110 and the wire-drawing device 120.
  • the wire-drawing device 120 is configured to reduce the cross-section of the metal monofilament with a diameter d', and to send the metal monofilament 12 with a diameter d obtained towards the device 10 for pulling and straightening.
  • the installation 100 may also comprise a deflection pulley arranged between the wire-drawing device 120 and the device 10 for pulling and straightening.
  • the device 10 for pulling and straightening the metallic monofilament 12 is arranged downstream of the drawing device 120.
  • the pulling and straightening device 10 includes capstans configured to pull the metallic monofilament 12 and straightening units configured to straighten the metallic monofilament 12, and is configured to send the metallic monofilament 12 to the winding device 130.
  • the installation 100 may comprise a deflection pulley arranged between the traction and straightening device 10 and the winding device 130.
  • the device 10 for pulling and straightening the metallic monofilament 12 is arranged upstream of the winding device 130.
  • Winder 130 is configured to wind metallic monofilament 12.
  • winder 130 includes a storage spool.
  • the invention also relates to a method of pulling and straightening a metallic monofilament 12.
  • the method is carried out by means of a device 10 for pulling and straightening the metallic monofilament 12 as described above.
  • the traction and straightening method comprises a step of supplying a traction and straightening device 10 according to the invention, during which a traction and straightening device 10 comprising upstream 20 and downstream 30 traction systems, and a training system 40 is provided.
  • the method also includes a step of providing a metallic monofilament 12.
  • the method comprises a step of pulling and straightening a metallic monofilament 12, during which the circumferential speeds V1 and V2 upstream and downstream respectively of each capstan upstream 22 and downstream 32 are such that: 1 ⁇ V2/V1 ⁇ 1 ,02.
  • the method is implemented using the first mode of realization of the traction and straightening device described above and in the corresponding variants.
  • the method comprises an upstream winding step, during which the metal monofilament 12 winds at least once successively partially around the right cylindrical body of the upstream capstan 22 and partially around the upstream return pulley 50.
  • the method comprises a downstream winding step, during which the metal monofilament is wound at least once in succession partially around the right cylindrical body of the downstream capstan 32 and partially around the downstream return pulley 60.
  • the metallic monofilament 12 when implementing the method of pulling and straightening a metallic monofilament 12, the metallic monofilament 12 describes a partial winding around the right cylindrical body of the upstream capstan 22, then a partial winding around the return pulley upstream 50.
  • the metal monofilament 12 describes a partial winding around the right cylindrical body of the upstream capstan 22, then a partial winding around the upstream return pulley 50.
  • the metal monofilament 12 describes a passage in the system 40, then a partial winding around the right cylindrical body of the downstream capstan 32.
  • the metal monofilament 12 describes a partial winding around the downstream return pulley 60, then partial winding around the right cylindrical body of the downstream capstan 32.
  • the metal monofilament 12 describes a partial winding around the downstream deflection pulley 60.
  • a tension ranging from 5% to 20%, preferably from 5% to 15% and more preferably from 5% to 10% of the breaking force of the monofilament is applied to the metallic monofilament 12, in the device 10.
  • metal 12 has a mechanical strength measured according to the ASTM D2969-04 standard of between 3200 and 3700 MPa.
  • this mechanical strength is equal to 3500 MPa, i.e. a breaking force equal to 250 N.

Landscapes

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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
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  • Artificial Filaments (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Description

  • L'invention a pour objet un dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique droit.
  • L'invention s'applique à tout type de monofilaments métalliques et notamment aux monofilaments en acier au carbone formant un renfort métallique destiné à être utilisé dans un pneumatique.
  • Il est connu des dispositifs de traction et de dressage permettant d'obtenir ce type de monofilament métallique. Le document WO 2013/034526 A1 montre un tel dispositif et constitue la base du préambule des revendications 1 et 9.
  • Ce monofilament métallique étant destiné à être utilisé directement en nappes puis en pneumatiques, il est nécessaire que le monofilament métallique issu d'un dispositif de tréfilage soit un monofilament droit afin d'éviter tous problèmes de planéité d'une nappe issu du calandrage de monofilaments métalliques. En effet, des nappes non planes engendrent des problèmes de coupe et d'aboutage des nappes entre elles lors de la fabrication des pneumatiques.
  • Par monofilament droit, on entend un monofilament dont le cintre et la torsion résiduelle sont significativement réduits par rapport à un monofilament métallique issu directement d'un dispositif de tréfilage selon l'art antérieur.
  • A cet effet, il est connu d'utiliser un dispositif de traction et de dressage afin de réduire le cintre d'un monofilament métallique issu d'un dispositif de tréfilage. Un tel dispositif de traction comprend un système de traction comprenant un cabestan agencé pour tirer le monofilament métallique ainsi qu'un système de dressage permettant de réduire le cintre du monofilament métallique. Le cintre est généré par la présence de contraintes résiduelles en compression en surface du monofilament métallique. Si ces contraintes résiduelles en compression sont irrégulièrement réparties, cela engendre un déséquilibre localisé de contraintes de part et d'autre de l'axe principal du monofilament métallique et donc un cintre d'autant plus important que la répartition est inhomogène et que les valeurs des contraintes résiduelles en compression positionnées de part et d'autre de l'axe principal sont différentes.
  • D'une part, le cabestan comprend généralement un corps de révolution autour d'un axe de rotation, le corps de révolution présentant une forme tronconique. La variation du diamètre du corps de révolution le long de son axe de rotation entraine une rotation du monofilament métallique autour de l'axe principal du monofilament métallique, ce qui a pour effet de lui conférer un couple de torsion autour de son axe principal relativement important. La torsion du monofilament autour de son axe principal est générée par le retour élastique du monofilament autour de son axe principal. Plus ce retour élastique est important, plus le monofilament métallique présente un couple de torsion élevé, entrainant en rotation le monofilament métallique autour de son axe principal lorsqu'une de ses extrémités est laissée libre.
  • D'autre part, un dressage efficace d'un monofilament métallique nécessite des réglages fastidieux du système de dressage. En effet, si on applique une tension trop élevée au monofilament métallique, on risque de déformer plastiquement le monofilament métallique, voire de le rompre. A l'inverse, si on applique une tension insuffisante au monofilament métallique, on risque d'avoir un dressage inefficace et de faire sortir le monofilament métallique des éléments de guidage du dispositif.
  • L'invention a pour but de fournir un dispositif et un procédé de traction et de dressage permettant d'obtenir un monofilament métallique droit.
    À cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique tel que défini dans la revendication 1.
  • Avantageusement, le passage du monofilament métallique par le système de traction amont, puis par le système de dressage, puis par le système de traction aval permet de tirer le monofilament métallique, sans lui conférer de cintre ou de torsion résiduelle. En effet, le corps cylindrique droit d'enroulage du monofilament métallique de chaque cabestan permet de réduire le couple de torsion du monofilament métallique autour de son axe principal. De plus, les vitesses V1 et V2 vérifiant 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02 permettent d'éviter d'une part, d'appliquer une tension trop élevée au monofilament métallique et d'autre part, d'appliquer une tension suffisante pour assurer un dressage efficace du monofilament métallique.
  • Par définition, la vitesse circonférentielle d'un cabestan est exprimée en mètres par minute et correspond à la vitesse de défilement du monofilament métallique au contact du cabestan, c'est-à-dire la vitesse linéaire de la surface du corps cylindrique du cabestan. Cette vitesse circonférentielle est donc, pour une vitesse angulaire donnée du cabestan, dépendante du diamètre du cabestan. Pour une vitesse angulaire donnée et des diamètres Da et Db de cabestans tels que Da > Db, un monofilament métallique tracté par le cabestan de diamètre Da aura une vitesse circonférentielle plus élevée que lorsqu'il est tracté par le cabestan de diamètre Db.
  • Par définition, la vitesse angulaire d'un cabestan est exprimée en degrés (ou radians) par minute et correspond à la vitesse de rotation du cabestan. Quelle que soit la vitesse angulaire d'un cabestan, la vitesse angulaire du cabestan ne dépend pas de son diamètre mais de la vitesse de rotation de l'axe sur lequel il est monté.
  • Les vitesses circonférentielle V et angulaire W sont reliées entre elles par le diamètre D du corps cylindrique du cabestan par la relation V = W × D.
  • Le dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :
    • V2/V1 = 1 ; et/ou
    • V2/V1 > 1 ; et/ou
    • 1 ≤ D2/D1 ≤ 1,02 ; et/ou
    • D2 = D1 ; et/ou
    • D2 > D1 ; et/ou
    • D1 et D2 sont tels que D1≥200.d et D2≥200.d avec d étant le diamètre du monofilament métallique, de préférence D1≥500.d et D2≥500.d et encore plus préférentiellement D1≥700.d et D2≥700.d ; et/ou
    • les cabestans amont et aval sont mobiles en rotation autour respectivement d'axes distincts amont et aval de rotation, les axes amont et aval étant sensiblement parallèles l'un à l'autre ; et/ou
    • le système de dressage est apte à exercer des efforts sensiblement perpendiculairement à l'axe principal du monofilament métallique ; et/ou
    • le système de dressage comporte des premières et deuxièmes unités de dressage successives, chaque première et deuxième unité de dressage définissant respectivement une première et une deuxième direction de dressage, les première et une deuxième directions de dressage étant sensiblement perpendiculaire l'une par rapport à l'autre ; et/ou
    • le dispositif comprend une poulie de renvoi amont du monofilament métallique depuis le cabestan amont vers le cabestan amont, le cabestan amont et la poulie de renvoi amont étant agencés pour que le monofilament métallique s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont et partiellement autour de la poulie de renvoi amont ; et/ou
    • le dispositif comprend une poulie de renvoi aval du monofilament métallique depuis le cabestan aval vers le cabestan aval, le cabestan aval et la poulie de renvoi aval étant agencés pour que le monofilament métallique s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval et partiellement autour de la poulie de renvoi aval ; et/ou
    • chaque poulie de renvoi amont et aval étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation, la poulie de renvoi amont et/ou aval comprend des moyens de guidage axial du monofilament métallique ; et/ou
    • la poulie de renvoi amont est libre en rotation ; et/ou
    • la poulie de renvoi aval est libre en rotation ; et/ou
    • les poulies amont et aval sont libres en rotation indépendamment l'une de l'autre; et/ou
    • l'axe/les axes de rotation des cabestans et l'axe/les axes de rotation des poulies sont sensiblement parallèles entre eux.
  • La présente divulgation concerne également une installation de fabrication d'un monofilament métallique, caractérisée en ce qu'elle comprend, d'amont en aval dans le sens de défilement du monofilament métallique :
    • un dispositif de déroulage du monofilament métallique,
    • un dispositif de tréfilage du monofilament métallique,
    • un dispositif de traction et de dressage du monofilament métallique selon l'invention,
    • un dispositif d'enroulage du monofilament métallique.
  • Avantageusement, une telle installation de fabrication d'un monofilament métallique permet l'obtention d'un monofilament métallique présentant un cintre et une torsion résiduelle réduits.
  • Dans un mode de réalisation, l'installation comprend un dispositif de tréfilage agencé en amont du dispositif de traction et de dressage du monofilament métallique et en aval du dispositif de déroulage du monofilament métallique.
  • Lors du déroulage, le monofilament métallique présente un diamètre d'allant par exemple de 1 mm à 3 mm. Postérieurement au tréfilage, le monofilament métallique présente un diamètre d allant de 0,10 mm à 0,50 mm, de préférence de 0,25 mm à 0,45 mm et plus préférentiellement de 0,20 à 0,40 mm.
  • Le monofilament métallique présente une résistance mécanique comprise entre 3200 et 3700 MPa. Cette résistance mécanique est mesurée selon la norme ASTM D2969-04.
  • Le dispositif de déroulage du monofilament métallique comprend avantageusement une bobine de stockage du monofilament métallique.
  • Le dispositif d'enroulage du monofilament métallique comprend avantageusement une bobine de stockage du monofilament métallique.
  • Un autre objet de l'invention concerne un procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique tel que défini dans la revendication 9.
  • Le procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :
    • le dispositif comprenant une poulie de renvoi amont du monofilament métallique depuis le cabestan amont vers le cabestan amont, procédé au cours duquel le monofilament métallique s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont et partiellement autour de la poulie de renvoi amont ; et/ou
    • le dispositif comprenant une poulie de renvoi aval du monofilament métallique depuis le cabestan aval vers le cabestan aval, procédé au cours duquel le monofilament métallique s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval et partiellement autour de la poulie de renvoi aval ; et/ou
    • procédé au cours duquel le monofilament métallique décrit, dans cet ordre, le trajet suivant :
      • enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont,
      • enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont,
      • optionnellement, enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont puis enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont,
      • passage dans le système de dressage,
      • enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval,
      • optionnellement, enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval puis enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval, et
      • enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval.
  • Lors du procédé et dans le dispositif, on applique une tension au monofilament métallique allant de 5 % à 20 %, de préférence de 5 % à 15 % et plus préférentiellement de 5 % à 10 % de la force à rupture du monofilament métallique. La force à rupture du monofilament métallique est égale à la résistance mécanique multiplié telle que définie ci-dessus par la section du monofilament métallique. Cette valeur de tension permet d'une part de limiter le risque de déformer plastiquement le monofilament métallique ou de le rompre et, d'autre part, d'assurer un dressage efficace du monofilament métallique.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description et des figures suivantes :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique selon un premier mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 2 représente les différents systèmes du dispositif de la figure 1,
    • la figure 3 représente des poulies du dispositif de la figure 1,
    • la figure 4 représente un cabestan et les poulies du dispositif de la figure 1 en fonctionnement,
    • la figure 5 représente une partie du système de dressage du dispositif de la figure 1,
    • la figure 6 représente un dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique selon un deuxième mode de réalisation,
    • la figure 7 représente des poulies du dispositif de la figure 6,
    • la figure 8 représente des cabestans et les poulies du dispositif de la figure 6 en fonctionnement, et
    • la figure 9 est une représentation schématique d'une installation de fabrication d'un monofilament métallique.
  • Il est à noter que les figures 6 à 8 représentent des modes de réalisation ne faisant pas partie de la présente invention.
  • Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
  • Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques.
  • L'invention a pour objet un dispositif de traction et de dressage d'un monofilament métallique. En particulier, les figures 1 et 2 représentent un dispositif 10 de traction et de dressage d'un monofilament métallique 12 selon un premier mode de réalisation de l'invention.
  • Le monofilament métallique 12, par exemple en acier au carbone, est un élément longiligne présentant une longueur supérieure aux dimensions de sa section transversale, quelle que soit la forme de sa section transversale. En particulier, la section transversale peut présenter une forme circulaire, oblongue, rectangulaire, carrée, ou même plate.
  • De façon avantageuse, le monofilament métallique filament 12 présente un diamètre d allant de 0,10 mm à 0,50 mm, de préférence de 0,25 mm à 0,45 mm et plus préférentiellement de 0,20 à 0,40 mm et ici égal à 0,30 mm.
  • Le dispositif 10 de traction et de dressage comprend un système de traction amont 20, un système de traction aval 30, et un système de dressage 40.
  • Le système de traction amont 20 est agencé en amont du système de traction aval 30 dans le sens de défilement du monofilament métallique 12, notamment représenté par des flèches sur le monofilament métallique 12 sur les figures.
  • Le système de dressage 40 du monofilament métallique est agencé entre le système de traction amont 20 et le système de traction aval 30. Autrement dit, le monofilament métallique 12 arrive sur le système de traction amont 20, puis sort en direction du système de dressage 40. Ensuite le monofilament métallique 12 arrive sur le système de dressage 40, puis sort en direction du système de traction aval 30.
  • Les systèmes de traction amont 20 et aval 30 comprennent respectivement un cabestan amont 22 et un cabestan aval 32, notamment représentés sur la figure 2, agencés pour tirer le monofilament métallique 12.
  • Les systèmes de traction amont 20 et aval 30 peuvent également comprendre des moyens d'entrainement en rotation configurés pour entraîner les cabestans amont 22 et aval 32 en rotation. Par exemple, les moyens d'entrainement en rotation peuvent comprendre un moteur.
  • Le cabestan amont 22 du système de traction amont 20 comprend un corps cylindrique droit, notamment représenté sur la figure 2, d'enroulage du monofilament métallique 12. Le corps cylindrique droit du cabestan amont 22 présente un diamètre D1, dit diamètre amont, et en fonctionnement, une vitesse circonférentielle V1, dit vitesse circonférentielle amont, et une vitesse angulaire W1, dit vitesse angulaire amont. En particulier, la vitesse circonférentielle V1 est définie telle que : V1 = W1 × D1.
  • De façon similaire, le cabestan aval 32 du système de traction aval 30 comprend un corps cylindrique droit, notamment représenté sur la figure 2, d'enroulage du monofilament métallique 12. Le corps cylindrique droit du cabestan aval 32 présente un diamètre D2, dit diamètre aval, et en fonctionnement, une vitesse circonférentielle V2, dit vitesse circonférentielle aval, et une vitesse angulaire W2, dit vitesse angulaire aval. En particulier, la vitesse circonférentielle V2 est définie telle que : V2 = W2 × D2.
  • Avantageusement, le corps cylindrique droit de chaque cabestan permet d'éviter la génération d'un couple de torsion du monofilament métallique autour de son axe principal lorsque le monofilament métallique passe par les systèmes de traction.
  • D1 et D2 sont tels que D1≥200.d et D2≥200.d avec d étant le diamètre du monofilament métallique, de préférence D1≥500.d et D2≥500.d et encore plus préférentiellement D1≥700.d et D2≥700.d. Ainsi, on réduit autant que possible le cintre généré par les systèmes de traction lors du passage du monofilament métallique dans le dispositif.
  • Le dispositif 10 de traction et de dressage comprend une poulie de renvoi amont 50 et une poulie de renvoi aval 60 dont les caractéristiques et le fonctionnement vont être décrits en référence aux figures 3 et 4.
  • La poulie de renvoi amont 50 est configurée d'une part pour recevoir le monofilament métallique 12 du cabestan amont 22, et d'autre part pour renvoyer le monofilament métallique 12 vers le système de dressage.
  • Le cabestan amont 22 et la poulie de renvoi amont 50 sont agencés de sorte que le monofilament métallique 12 s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22 et partiellement autour de la poulie de renvoi amont 50.
  • Autrement dit, le monofilament métallique 12 arrive sur le cabestan amont 22, s'enroule au moins partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22, puis sort en direction de la poulie de renvoi amont 50. Ensuite, le monofilament métallique 12 arrive sur la poulie de renvoi amont 50, s'enroule au moins partiellement autour de la poulie de renvoi amont 50, puis sort en direction du système de dressage.
  • Avantageusement, le monofilament métallique 12 s'enroule au moins deux fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22 et partiellement autour de la poulie de renvoi amont 50. Plus précisément, par s'enroule deux fois successivement, on entend que le monofilament métallique 12 décrit un premier enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22, puis un premier enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont 50, puis un deuxième enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22, et enfin un deuxième enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont 50 avant de passer par le système de dressage. Comme illustré sur la figure 4, le monofilament métallique 12 s'enroule trois fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22 et partiellement autour de la poulie de renvoi amont 50.
  • De la même façon, la poulie de renvoi aval 60 est configurée pour recevoir le monofilament métallique 12 du système de dressage et pour renvoyer le monofilament métallique 12 vers le cabestan aval 32.
  • Le cabestan aval 32 et la poulie de renvoi aval 60 sont agencés de sorte que le monofilament métallique 12 s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32 et partiellement autour de la poulie de renvoi aval 60.
  • Autrement dit, le monofilament métallique 12 arrive sur la poulie de renvoi aval 60, s'enroule au moins partiellement autour de la poulie de renvoi aval 60, puis sort en direction du cabestan aval 32. Ensuite, le monofilament métallique 12 arrive sur le cabestan aval 32, s'enroule au moins partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32, puis sort du dispositif de traction et de dressage.
  • Avantageusement, le monofilament métallique 12 s'enroule au moins deux fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32 et partiellement autour de la poulie de renvoi aval 60. Plus précisément, le monofilament métallique 12 décrit un premier enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval 60, puis un premier enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32, puis un deuxième enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval 60, et enfin un deuxième enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32.
  • Dans le premier mode de réalisation, les poulies de renvoi amont 50 et aval 60 sont mobiles en rotation autour d'axes de rotation distincts. Plus précisément, comme représenté sur la figure 2, la poulie de renvoi amont 50 est mobile en rotation autour d'un axe A3, et la poulie de renvoi aval 60 est mobile en rotation autour d'un axe A4. De façon avantageuse, les axes A3 et A4 sont sensiblement parallèles. De préférence, chaque poulie de renvoi amont 50 et aval 60 est libre en rotation autour de son axe de rotation.
  • Chaque poulie de renvoi amont 50 et aval 60 comprend des moyens de guidage axial 52, 62 du monofilament métallique 12.
  • Plus précisément, comme représenté sur la figure 3, les moyens de guidage axial 52, 62 de chaque poulie de renvoi 50, 60 peuvent comprendre une pluralité de gorges s'étendant circonférentiellement autour de l'axe de rotation de la poulie de renvoi. Chaque gorge est, de préférence, ménagée dans une face radialement externe de la poulie de renvoi.
  • Chaque gorge de chaque poulie de renvoi amont 50 et aval 60 définit une direction de guidage, de préférence sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation la poulie de renvoi. Chaque gorge de chaque poulie présente une forme générale en U ou en V et de préférence en V.
  • De façon avantageuse, les gorges de chaque poulie de renvoi amont 50 et aval 60 permettent le renvoi du monofilament métallique 12 respectivement sur le cabestan amont 22 et aval 32 en évitant les croisements du monofilament métallique 12.
  • De façon avantageuse, les axes de rotation amont A1 et aval A2 des cabestans, ainsi que les axes de rotation A3 et A4 des poulies de renvoi sont sensiblement parallèles entre eux.
  • Comme représenté sur les figures 1 et 2, le système de dressage 40 comprend de préférence une première unité de dressage 42 et une deuxième unité de dressage 44, les première et deuxième unités de dressage étant successives dans le sens de défilement du monofilament métallique 12. Autrement dit, le monofilament métallique 12 issu du système de traction amont 20 arrive sur la première unité de dressage 42, puis sort en direction de la deuxième unité de dressage 44. Ensuite, le monofilament métallique 12 arrive sur la deuxième unité de dressage 44, puis sort en direction du système de traction aval 30. Le système de dressage 40 est apte à exercer des efforts sensiblement perpendiculairement à l'axe principal du monofilament métallique
  • La première unité de dressage 42 définit une première direction de dressage P1 et la deuxième unité de dressage 44 définit une deuxième direction de dressage P2, de sorte que les première et deuxième directions de dressage P1, P2 sont sensiblement perpendiculaire l'une par rapport à l'autre. Avantageusement, la première direction de dressage P1 est perpendiculaire à la deuxième direction de dressage P2.
  • On a représenté sur les figures 2 et 5 l'unité de dressage 42. Cette unité de dressage comprend une pluralité de galets 46, par exemple onze galets, libre en rotation et disposés sous la forme de deux lignes, entre lesquelles passe le monofilament métallique 12. Chaque galet 46 est mobile en rotation autour d'un axe A7 sensiblement perpendiculaire à la direction de dressage P1. Les caractéristiques de la deuxième unité de dressage 44, dans laquelle chaque galet est mobile en rotation autour d'un axe A8 sensiblement perpendiculaire à la direction de dressage P2, sont analogues à celles de la première unité de dressage 42 et s'en déduisent mutatis mutandis.
  • Des telles unités de dressage permettent de réduire les contraintes résiduelles de chaque monofilament métallique en exerçant des efforts sensiblement perpendiculairement à l'axe principal du monofilament métallique. Le dressage vise en effet à répartir les contraintes résiduelles en compression situées en surface de chaque monofilament métallique. En les répartissant, on réduit, voire on supprime le déséquilibre localisé de contraintes de part et d'autre de l'axe principal du monofilament métallique et donc le cintre du monofilament métallique.
  • Le dressage visant à réduire, voire supprimer, les contraintes résiduelles, peut être réalisé selon différents manières. Une manière connue de l'homme du métier est d'utiliser un dressage par torsion, tel que décrit dans WO2015014510 . Toutefois, un tel dressage limite fortement la vitesse de défilement et donc de production du monofilament métallique. En effet, en raison de la torsion qui doit être infligée au monofilament métallique et qui doit être suffisante pour réduire les contraintes résiduelles, la vitesse de défilement du monofilament métallique est inférieure à 300 m.min-1 et plus généralement de l'ordre de 250 m.min-1. Dans le mode de réalisation dans lequel l'étape de dressage est réalisée en exerçant des efforts en flexion perpendiculairement à l'axe principal du monofilament métallique et en tension selon l'axe principal du monofilament métallique et non des efforts de torsion, la vitesse de défilement, et donc de production monofilament métallique peut être beaucoup plus élevée, notamment supérieure à 500 m.min-1, et généralement supérieure à 600 m.min-1.
  • En outre, l'utilisation d'un dressage par torsion engendre une ondulation du monofilament métallique. Lors de la fabrication de la nappe, on agence les monofilaments métalliques parallèlement les uns à côté des autres. En raison de l'ondulation précédemment décrite, il arrive que deux monofilaments métalliques adjacents l'un à l'autre se touchent ce qui inacceptable. En effet, lors des efforts répétés de la nappe lors du fonctionnement du pneumatique, les deux monofilaments métalliques au contact l'un de l'autre vont frotter et s'user prématurément.
  • Dans le premier mode de réalisation, notamment représenté sur les figures 2 et 4, les cabestans amont 22 et aval 32 sont mobiles en rotation autour d'axes de rotation distincts. Plus précisément, le cabestan amont 22 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation amont A1 et le cabestan aval 32 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation aval A2. De préférence, les axes de rotation amont A1 et aval A2 sont sensiblement parallèles l'un à l'autre.
  • Le passage du monofilament métallique 12 par le système de dressage 40 a pour conséquence éventuelle un allongement du monofilament métallique 12. En effet, le monofilament métallique 12 peut présenter, notamment selon la composition chimique du métal du monofilament, selon la tension appliquée au monofilament et selon les efforts appliqués lors de l'étape de dressage, un allongement pouvant aller jusqu'à 1% en sortie du système de dressage 40, ce qui peut induire une baisse de tension du monofilament métallique 12 en entrée et en sortie du système de dressage 40. En fonction des paramètres utilisés dans le dispositif et le procédé, l'homme du métier est capable de déterminer l'allongement généré par le système de dressage 40.
  • Afin de compenser cet éventuel allongement, le dispositif 10 de traction et de dressage est agencé de sorte qu'en fonctionnement, la vitesse circonférentielle amont V1 et la vitesse circonférentielle aval V2 sont telles que 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02. Autrement dit, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 va de 1,00 à 1,02.
  • Dans une première variante utilisant le dispositif 10 selon le premier mode de réalisation, les vitesses circonférentielles V1 et V2 amont et aval sont identiques. Autrement dit, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 est tel que : V2/V1 = 1. Dans cette variante, le monofilament métallique 12 ne présente pas d'allongement. Il n'existe donc aucune baisse de tension à compenser.
  • Dans cette première variante, le diamètre amont D1 du cabestan amont 22 et le diamètre aval D2 du cabestan aval 32 sont configurés tels que 1 ≤ D2/D1 ≤ 1,02. Autrement dit, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 va de 1,00 et 1,02.
  • Dans cette première variante, on peut avoir le cas dans lequel les diamètres D1 et D2 amont et aval sont identiques. Autrement dit, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 est tel que D2/D1 = 1. Par exemple, les diamètres D1 et D2 peuvent être compris entre 200 mm et 400 mm, par exemple 300 mm.
  • Dans cette première variante, on peut alternativement avoir le cas dans lequel, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 est tel que D2/D1 > 1 et V2/V1 = 1. Dans ce cas, les vitesses angulaires W1 et W2 et les diamètres amont et aval D1 et D2 des cabestans amont 22 et aval 32 sont tels que W1/W2 = D2/D1 > 1.
  • Dans une deuxième variante utilisant le dispositif 10 selon le premier mode de réalisation, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 est tel que V2/V1 > 1.
  • Dans cette deuxième variante, le monofilament métallique 12 présente un allongement qu'il est nécessaire de compenser afin de ne pas induire de baisse de tension et de ne pas risquer de croisement des enroulements du monofilament métallique 12 au sein du dispositif, notamment de croisements des enroulements autour du corps du cabestan aval 32 et la poulie de renvoi aval 60.
  • Dans cette deuxième variante, comme dans la première variante, le diamètre amont D1 du cabestan amont 22 et le diamètre aval D2 du cabestan aval 32 sont configurés tels que 1 ≤ D2/D1 ≤ 1,02. Autrement dit, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 va de 1,00 et 1,02.
  • Dans cette deuxième variante, on peut avoir le cas dans lequel les diamètres D1 et D2 amont et aval sont identiques. Autrement dit, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 est tel que D2/D1 = 1. Dans ce cas, les vitesses angulaires W1 et W2 et les vitesses circonférentielles V1 et V2 des cabestans amont 22 et aval 32 sont telles que V2/V1 = W2/W1 >1.
  • Dans cette deuxième variante, on peut alternativement avoir le cas dans lequel, le rapport entre le diamètre aval D2 et le diamètre amont D1 sont tels que D2/D1 > 1 et V2/V1 > 1. Dans ce cas, les vitesses angulaires W1 et W2 des cabestans amont 22 et aval 32 sont telles que W2/W1 = (V2 × D1) / (D2 × V1) > 1.
  • On a représenté sur les figures 6 à 8 un dispositif de traction et de dressage selon un deuxième mode de réalisation ne faisant pas partie de la présente invention.
  • A la différence du premier mode de réalisation, les cabestans amont 22 et aval 32 sont mobiles en rotation autour d'un même axe commun de rotation, noté A5 sur les figures 6 et 8.
  • En particulier, les cabestans amont 22 et aval 32 sont solidaires en rotation de l'axe commun de rotation A5 de sorte que lorsque le dispositif 10 est en fonctionnement, les vitesses angulaires W1 et W2 amont et aval sont identiques. Autrement dit, les vitesses angulaire aval W2 et amont W1 vérifient W2/W1=1.
  • A la différence du premier mode de réalisation, les corps cylindriques droits des cabestans amont 22 et aval 32 sont jointifs et solidaires en rotation autour de l'axe A5. Comme représenté sur les figures 6 et 8, les corps cylindriques droits des cabestans amont 22 et aval 32 forment un corps cylindrique commun 70 de révolution autour de l'axe commun A5 aux corps cylindriques droits des cabestans amont 22 et aval 32. Le corps commun 70 comprend de préférence des moyens de séparation axiaux des corps cylindriques droits des cabestans amont 22 et aval 32. Plus précisément, les moyens de séparation axiaux des corps cylindriques droits des cabestans amont 22 et aval 32 peuvent comprendre une nervure 72 s'étendant circonférentiellement autour de l'axe commun A5. En particulier, la nervure est ménagée sur une face radialement externe du corps commun 70.
  • De façon préférentielle, le cabestan amont 22 est agencé à un niveau axialement inférieur par rapport au niveau du cabestan aval 32. En d'autres termes, le cabestan amont 22 est agencé sous le cabestan 32 par rapport aux moyens de séparation.
  • A la différence du premier mode de réalisation, les poulies de renvoi amont 50 et aval 60 sont mobiles en rotation autour d'un même axe commun de rotation, noté A6 sur les figures 6 et 8. Dans ce deuxième mode de réalisation, les poulies de renvoi amont 50 et aval 60 sont libres en rotation indépendamment l'une de l'autre.
  • La poulie de renvoi amont 50 est agencée à un niveau axialement inférieur par rapport au niveau de la poulie de renvoi aval 60.
  • Comme représenté sur les figures 7 et 8, dans ce deuxième mode de réalisation, comme dans le premier mode de réalisation, les poulies de renvoi amont 50 et aval 60 comprennent des moyens de guidage axial 52, 62 du monofilament métallique 12.
  • L'axe commun de rotation A5 des cabestans est sensiblement parallèle à l'axe commun de rotation A6 des poulies de renvoi.
  • Afin de compenser un éventuel allongement du monofilament métallique, le dispositif 10 de traction et de dressage est agencé de sorte qu'en fonctionnement, la vitesse circonférentielle amont V1 et la vitesse circonférentielle aval V2 sont telles que 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02. Autrement dit, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 va de 1,00 à 1,02.
  • Dans une première variante utilisant le dispositif 10 selon le deuxième mode de réalisation, les vitesses circonférentielles V1 et V2 amont et aval sont identiques. Autrement dit, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 peut être tel que : V2/V1 = 1. Dans cette variante, le monofilament métallique 12 ne présente pas d'allongement. Il n'existe donc aucune baisse de tension à compenser.
  • Dans cette première variante, le diamètre amont D1 du cabestan amont 22 et le diamètre aval D2 du cabestan aval 32 sont configurés tels que D2/D1 = 1. Autrement dit, dans cette première variante, les diamètres amont D1 et aval D2 sont identiques car les cabestans amont 22 et aval 32 sont solidaires en rotation de l'axe commun de rotation A5.
  • Dans une deuxième variante utilisant le dispositif 10 selon le deuxième mode de réalisation, le rapport entre la vitesse circonférentielle aval V2 et la vitesse circonférentielle amont V1 est tel que V2/V1 > 1. Dans cette deuxième variante, le monofilament métallique 12 présente un allongement qu'il est nécessaire de compenser afin de ne pas induire de baisse de tension et de ne pas risquer de croisement des enroulements du monofilament métallique 12 au sein du dispositif, notamment de croisement des enroulements autour du corps du cabestan aval 32 et de la poulie de renvoi aval 60.
  • Dans cette deuxième variante, le diamètre amont D1 du cabestan amont 22 et le diamètre aval D2 du cabestan aval 32 sont configurés tels que 1 < D2/D1 ≤ 1,02. Autrement dit, dans cette deuxième variante, les diamètres D1 et D2 amont et aval sont différents et vérifient V2/V1 = D2/D1 > 1 car les cabestans amont 22 et aval 32 sont solidaires en rotation de l'axe commun de rotation A5, et donc les vitesses angulaires W1 et W2 sont identiques.
  • En outre, dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 de traction et de dressage peut comprendre une poulie de renvoi 80, notamment représentée sur la figure 6, agencée entre le système de dressage 40 et le corps commun 70 des cabestans. La poulie de renvoi 80 est configurée pour recevoir le monofilament métallique 12 du système de dressage 40, et pour le renvoyer sur le corps cylindrique droit du cabestan aval 32. La figure 9 représente schématiquement une installation 100 de fabrication d'un monofilament métallique
  • L'installation 100 de fabrication d'un monofilament métallique comprend, d'amont en aval dans le sens de défilement du monofilament métallique 12, un dispositif de déroulage 110 du monofilament métallique 12 de diamètre d' , un dispositif de tréfilage 120 du monofilament métallique 12 de diamètre d' jusqu'au diamètre d, un dispositif 10 de traction et de dressage du monofilament métallique 12 tel que décrit précédemment, et un dispositif d'enroulage 130 du monofilament métallique.
  • Le dispositif de déroulage 110 du monofilament métallique de diamètre d'>d 12 est agencé en amont du dispositif de tréfilage 120. Le dispositif de déroulage 110 est configuré pour dérouler le monofilament métallique de diamètre d'>d, puis pour envoyer le monofilament métallique de diamètre d'>d vers le dispositif de tréfilage 120. En l'espèce, le dispositif de déroulage 110 comprend une bobine de stockage.
  • L'installation 100 peut comprendre une poulie de renvoi disposée entre le dispositif de déroulage 110 et le dispositif de tréfilage 120.
  • Le dispositif de tréfilage 120 est configuré pour réduire la section du monofilament métallique de diamètre d', et pour envoyer le monofilament métallique 12 de diamètre d obtenu vers le dispositif 10 de traction et de dressage.
  • L'installation 100 peut également comprendre une poulie de renvoi disposée entre le dispositif de tréfilage 120 et le dispositif 10 de traction et de dressage.
  • Le dispositif 10 de traction et de dressage du monofilament métallique 12 est agencé en aval du dispositif de tréfilage 120.
  • Le dispositif 10 de traction et de dressage comprend des cabestans configurés pour tirer le monofilament métallique 12 et des unités de dressage configurées pour dresser le monofilament métallique 12, et est configuré pour envoyer le monofilament métallique 12 vers le dispositif d'enroulage 130.
  • En outre, l'installation 100 peut comprendre une poulie de renvoi disposée entre le dispositif 10 de traction et de dressage et le dispositif d'enroulage 130.
  • Le dispositif 10 de traction et de dressage du monofilament métallique 12 est agencé en amont du dispositif d'enroulage 130.
  • Le dispositif d'enroulage 130 est configuré pour enrouler le monofilament métallique 12. En l'espèce, le dispositif d'enroulage 130 comprend une bobine de stockage.
  • L'invention a également pour objet un procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique 12. Le procédé est réalisé au moyen d'un dispositif 10 de traction et de dressage du monofilament métallique 12 tel que décrit précédemment.
  • Le procédé de traction et de dressage comprend une étape de fourniture d'un dispositif 10 de traction et de dressage selon l'invention, au cours de laquelle un dispositif 10 de traction et de dressage comprenant des systèmes de traction amont 20 et aval 30, et un système de dressage 40 est fourni.
  • Le procédé comprend également une étape de fourniture d'un monofilament métallique 12.
  • Le procédé comprend une étape de traction et de dressage d'un monofilament métallique 12, au cours de laquelle les vitesses circonférentielles V1 et V2 amont et aval respectivement de chaque cabestan amont 22 et aval 32 sont telles que : 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02. Le procédé est mis en oeuvre en utilisant le premier mode de réalisation du dispositif de traction et de dressage décrit précédemment et dans les variantes correspondantes.
  • Le procédé comprend une étape d'enroulement amont, au cours de laquelle le monofilament métallique 12 s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22 et partiellement autour de la poulie de renvoi amont 50.
  • Le procédé comprend une étape d'enroulement aval, au cours de laquelle le monofilament métallique s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32 et partiellement autour de la poulie de renvoi aval 60.
  • En particulier, lors de mise en oeuvre du procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique 12, le monofilament métallique 12 décrit un enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22, puis un enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont 50. De façon optionnelle, le monofilament métallique 12 décrit un enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan amont 22, puis un enroulage partiel autour de la poulie de renvoi amont 50. Ensuite, le monofilament métallique 12 décrit un passage dans le système de dressage 40, puis un enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32. Optionnellement, le monofilament métallique 12 décrit un enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval 60, puis enroulage partiel autour du corps cylindrique droit du cabestan aval 32. Ensuite, le monofilament métallique 12 décrit un enroulage partiel autour de la poulie de renvoi aval 60.
  • Lors du procédé, on applique au monofilament métallique 12, dans le dispositif 10, une tension allant de 5 % à 20 %, de préférence de 5 % à 15 % et plus préférentiellement de 5 % à 10 % de la force à rupture du monofilament métallique 12. En l'espèce, le monofilament métallique 12 de diamètre 0,30 mm présente une résistance mécanique mesurée selon la norme ASTM D2969-04 comprise entre 3200 et 3700 MPa. Ici, cette résistance mécanique est égale à 3500 MPa, soit une force à rupture égale à 250 N. On applique au monofilament une tension égale à 25 N, soit 10 % de la force à rupture du monofilament métallique 12.

Claims (10)

  1. Dispositif (10) de traction et de dressage d'un monofilament métallique (12) comportant :
    - des systèmes de traction amont (20) et aval (30), le système de traction amont (20) étant agencé en amont du système de traction aval (30) dans le sens de défilement du monofilament métallique (12),
    - un système de dressage (40) du monofilament métallique (12) agencé entre les systèmes de traction amont (20) et aval (30),
    dispositif dans lequel chaque système de traction amont (20) et aval (30) comprend respectivement un cabestan amont (22) et aval (32) agencé pour tirer le monofilament métallique, chaque cabestan amont (22) et aval (32) comprenant un corps cylindrique droit d'enroulage du monofilament métallique (12) respectivement de diamètre amont et aval D1 et D2, le dispositif (10) étant agencé de sorte qu'en fonctionnement, les vitesses circonférentielles V1 et V2 amont et aval respectivement de chaque cabestan amont (22) et aval (32) sont telles que 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02,
    dispositif comprenant une poulie de renvoi amont (50) du monofilament métallique (12) depuis le cabestan amont (22) vers le cabestan amont (22), le cabestan amont (22) et la poulie de renvoi amont (50) étant agencés pour que le monofilament métallique (12) s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont (22) et partiellement autour de la poulie de renvoi amont (50),
    dispositif comprenant une poulie de renvoi aval (60) du monofilament métallique (12) depuis le cabestan aval (32) vers le cabestan aval (32), le cabestan aval (32) et la poulie de renvoi aval (60) étant agencés pour que le monofilament métallique (12) s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval (32) et partiellement autour de la poulie de renvoi aval (60),
    caractérisé en ce que :
    les cabestans amont (22) et aval (32) sont mobiles en rotation autour d'axes respectifs distincts amont (A1) et aval (A2) de rotation,
    les poulies de renvoi amont (50) et aval (60) sont mobiles en rotation autour d'axes respectifs distincts amont (A3) et aval (A4) de rotation.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel V2/V1 > 1.
  3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 1 ≤ D2/D1 ≤ 1,02.
  4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel D2 > D1.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel D1 et D2 sont tels que D1≥200.d et D2≥200.d avec d étant le diamètre du monofilament métallique, de préférence D1≥500.d et D2≥500.d et encore plus préférentiellement D1≥700.d et D2≥700.d.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les axes amont (A1) et aval (A2) sont sensiblement parallèles l'un à l'autre.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de dressage (40) comporte des premières et deuxièmes unités de dressage (42, 44) successives, chaque première et deuxième unité de dressage (42, 44) définissant respectivement une première et une deuxième direction de dressage, les première et deuxième directions de dressage étant sensiblement perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
  8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la poulie de renvoi amont (50) et/ou aval (60) comprend des moyens de guidage axial (52, 62) du monofilament métallique (12).
  9. Procédé de traction et de dressage d'un monofilament métallique (12) réalisé au moyen d'un dispositif (10) de traction et de dressage du monofilament métallique (12) comportant :
    - des systèmes de traction amont (20) et aval (30), le système de traction amont (20) étant agencé en amont du système de traction aval (30) dans le sens de défilement du monofilament métallique (12),
    - un système de dressage (40) du monofilament métallique (12) agencé entre les systèmes de traction amont (20) et aval (30),
    dispositif (10) dans lequel chaque système de traction amont (20) et aval (30) comprend respectivement un cabestan amont (22) et aval (32) agencé pour tirer le monofilament métallique (12), chaque cabestan amont (22) et aval (32) comprenant un corps cylindrique droit d'enroulage du monofilament métallique (12) respectivement de diamètre amont et aval D1 et D2,
    procédé au cours duquel les vitesses circonférentielles V1 et V2 amont et aval respectivement de chaque cabestan amont (22) et aval (32) sont telles que 1 ≤ V2/V1 ≤ 1,02,
    dispositif comprenant une poulie de renvoi amont (50) du monofilament métallique (12) depuis le cabestan amont (22) vers le cabestan amont (22), le cabestan amont (22) et la poulie de renvoi amont (50) étant agencés pour que le monofilament métallique (12) s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan amont (22) et partiellement autour de la poulie de renvoi amont (50),
    dispositif comprenant une poulie de renvoi aval (60) du monofilament métallique (12) depuis le cabestan aval (32) vers le cabestan aval (32), le cabestan aval (32) et la poulie de renvoi aval (60) étant agencés pour que le monofilament métallique (12) s'enroule au moins une fois successivement partiellement autour du corps cylindrique droit du cabestan aval (32) et partiellement autour de la poulie de renvoi aval (60),
    caractérisé en ce que :
    les cabestans amont (22) et aval (32) sont mobiles en rotation autour d'axes respectifs distincts amont (A1) et aval (A2) de rotation,
    les poulies de renvoi amont (50) et aval (60) sont mobiles en rotation autour d'axes respectifs distincts amont (A3) et aval (A4) de rotation.
  10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on applique une tension au monofilament métallique (12) allant de 5 % à 20 %, de préférence de 5 % à 15 % et plus préférentiellement de 5 % à 10 % de la force à rupture du monofilament métallique (12).
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