大家知道，把钢丝可以做成一个一个螺旋弹簧，还可把这些螺旋弹簧 联合起来，构成完整的内弹性机构，用它做成各种垫簧或箱用弹簧。
还知道，单独制作“包装好的”螺旋弹簧并把这些包装好的螺旋弹簧， 组合成内弹性结构，再成为像各种垫簧或箱用簧那样装饰物。Stumpf的美 国专利US4,439,977示出了组装这种包装螺旋弹簧的一种方法和设备， 现列此以作参考。为组装而联合许多组的包装螺旋弹簧，制作成整体式一 排排或者一串串的螺旋线的方法及装置则在美国专利US4,578,834和US 4,986,518中介绍，也列此以备参考。
虽然上述方法和装置，较比以前的装配方法有不少优点，但仍存在一 些需改进之处。比如，像号码为4,439,977美国专利中所说，当螺旋丝被 装入包装袋中时，这些螺旋线材就趋于“硬化”，结果产生高度不能变或 承载能力受损的缺陷。还存在其它缺陷如该钢丝会在加工时呈现残余应 力，这有可能导致螺旋弹簧件的损坏。
此外，考虑到工业中需要的是，制作弹簧不允许造成事故的应力的存 在，当然包括“硬化”状态的缺陷。
通常的弹簧热处理都是公知的，就是说做成“开式螺旋”的内弹性结 构，随后送这个开式螺旋内弹性结构到一个炉子中，以便消除应力。然而， 在包装好螺旋线材内弹性结构的实例中，这种结构不能使之进入加热炉， 由于，比如，使包装好螺旋弹簧连接一起的织物袋或粘合剂，在与加热炉 接触时承受不了高温。
因此，考虑需要提供改进包装制做及生产出产品螺旋线材和内弹性结 构的方法和装置。
发明的概述
本发明提出了改进包装螺旋线材的方法和制作的内弹性结构，其中 包装弹簧钢丝螺旋弹簧在装入织物袋前经热处理或者用其它方法调 质，使得弹簧钢丝里的残余内应力被降低，能延长螺旋弹簧的寿命和弹 力可维持一个相当长的时间。特别的是，本发明是关于用钢丝制成螺旋 弹簧热处理的方法和设备，并在其后把这种螺旋弹簧装入织物袋，以及 由其生产垫簧产品和生产螺旋弹簧。
据需要和为减少或完全消除螺旋压簧钢丝产生的不希望有的残余 应力而造成材料的变形，应指出，螺旋压簧钢丝中的这种残余应力，通 常有两种。即钢丝拉伸残余应力和螺旋成形残余应力。两种应力都是螺 旋弹簧制品冷加工的结果。
按钢丝的冷拉伸残余应力，用碳钢钢丝制造包装螺旋弹簧一般用冷 拉伸，比方用直径为7/32″(0.21875″)或1/4″(0.25″)的热轧高碳1070 号钢条。这些钢条一般地要经过数个直径递减的模直至其直径减少到 0.068″到0.094″之间。由冷加工钢丝变形(形变)产生实际横截面尺寸 的减小，结果就造成并保存下来各种类型残余应力，包括纵向应力(平 行于钢丝轴线、钢丝表面的拉应力和钢丝轴向的压应力)、径向应力(基 本上垂直于钢丝轴并压向轴)、环向应力(按同一方向的纵向应力)。
比如，钢丝制成螺旋压簧时又会附加上某种残余应力，并认为这个 残余应力的变化已体现钢丝冷拔操作后钢丝应力的情况。这些来自额外 冷加工的附加线材的成形残余应力，其中冷加工产生了钢丝不同程度的 弹性变形(形变)，这样综合起来说就建立并保留下来钢丝其它几种类 型的残余应力，包括压应力(线材内部，分布平均螺旋直径内面)、拉 应力(线材内部、分布在平均螺旋直径外面)和扭转应力。当钢丝被包 容到作弹簧用的普通卷绕器内时，就会产生某种程度扭转应力，其结果 就借助螺旋压簧螺旋形的卷绕器，把钢丝弯曲成形了。
人们已知，综合前述钢丝拉伸和螺旋线材变形出现的残余应力，表 明有关螺旋压簧性能的一些问题，承受负荷能力、自由高度能否保持、 抗变形能力、抗疲劳能力。因而，减少或消除这些不需要的应力是很必 需的。
为达到包装螺旋产品中消除螺旋压簧应力的目的，可有选择地引入 机械弹性变形以造成应力平衡。然而更可取地是采用加热法，达到应力 平衡。这些办法可后随冷处理，使得螺旋压簧可安全装入织物袋。
残余应力减少到包括完全把这些不需要的应力消除，可用许多办法 完成，其中包括但不局限于选取机械式冷加工，或者针对已成弹簧的钢 丝(比如喷丸处理)超声波处理、激光加热、电阻炉加热、感应加热、 电阻升温、强力热气流加热或者辐射加温。然而不管采用哪种方法，那 些利用热的方法总应优于其它的选择对象。但不管采用哪种方法，欲消 除应力的弹簧上必须施加一定的规定的加热温度和加热时间，随之还必 须冷却到规定温度以下，以便在把螺旋弹簧装入织物袋时，不会对袋本 身和袋的材料产生不良的影响。
现在讨论消除螺旋弹簧中应力的一个较好的时间/温度流程，应指 明，这里的时间是指时间间隔，在上述情况下一个单元时间间隔为700 到800毫秒。最好是流程中，弹簧的温度应升至华氏420度和1333度， 最佳是约在500°-700°的窄范围内，总的说其中一个单元时间间隔不足 以完全热透，也就不能完全消除不希望的应力。所以需要一定数量附加 时间间隔。在这种情况下，达到工艺功能的手段就是用2、3、4、5… N个时间间隔。为施行各个时间间隔而又不降低机器生产率，只需辅助 调质加热器以及与这些加热量相适应的线上间隔。
达到冷处理效果可行的办法包括但不限于循环油池冷却、循环水冷 法、气/水雾混冷法、压缩气旋冷法、强致冷空气冷却法和压气室温空气 冷却法。压气空冷是较佳的冷却方法。然而不论选用何种冷却方法，一 定的指定冷却温度和时间必须施于需消除应力的弹簧上，而且该弹簧必 须冷却到指定的温度以下，以使把螺旋弹簧装入织物袋时，不会对袋本 身和袋材料产生不良的后果。
一个好的时间/温度冷却流程应是尽量缩减弹簧所处0-730°F范围 的单元时间间隔。若一个时间间隔不足以致冷到要求温度，就需要适当 数量的附加时间间隔。此时，获取该流程性能的方法就是再用2、3、 4、5…N个时间间隔。考虑到每个时间间隔不能出现机器生产速率的 减慢，仅需辅助调质器并大致排成直线，留有间距以能调节这些器具。
可能已明白，需按上述已登载的流程去做，以消除应力并在冷却弹 簧后再装入织物袋。
由此，本发明的一个目的，就是推出一个已包装螺旋弹簧结 构，用于内弹簧结构类产品。
本发明的进一步目的，就是提供用于垫簧或箱用簧的改良型的内弹 簧结构。
本发明再一个目的是提供，一个改进了的制作包装螺旋弹簧的方法 和设备，其中螺旋弹簧在调质处理消除残余应力后装进织物袋。
本发明的再一个目的是提供一套改良的方法和设备，使包装螺旋弹 簧的制作在操作，构造及维护方面的成本降低。
本发明的这些及其它的目的、特点和优点，将在看完随后提供的优 选实例的详细描述，尤其结合有附图及附带的权利要求，就会明白了。

图1A-1C是用于本发明一个具体方案中流程设备的整体视图。 图1A是本发明设备的顶视图。图1B是图1A设备的正剖视图，而图1C 是设备的侧视图。
图2A-2C都是本发明图1A-1C中设备的视图，进一步包括了 一个据本发明对螺旋弹簧加热的感应加热工位。
图3A-3C都是本发明图1A-1C设备的视图，多了一个据本发 明为螺旋弹簧加热的辐射加热工位。
图4在图3介绍的加热工位中使用辐射加热成套装置的横剖视图。
图5A-5C都是图1A-1C中本发明设备中进一步包括加热螺旋 弹簧的电阻加热工位的视图。
图6A-6C都是图1A-1C中本发明设备中包括用于加热螺旋弹 簧的强力空气加热工位的视图。
图7是个剖视图，表示按本发明的移位和焊接包装螺旋弹簧的设 备。
图8是说明按本发明方法中管成形操作的轴侧投影图。
图9是表示据本发明的导向杆运作的侧视图。
图10是个示意图表示，据本发明把螺旋弹簧装入布制袋中，形成 一长串的这种包装螺旋弹簧的一部分，以用作生产一种内弹簧结构。
最佳实施例
现在要参照附图，其中类似物件于各图中采用相同标号，图1A- 1C为本发明的设备10，包括一个包装材料送进装置22，包装料13从 滚筒24退绕，人造或天然织品经通道25绕过张紧调节辊26到一个能 调质螺旋线材的传送转盘40(罩在图1A-1C中未表示)，它为产生 旋转而装的，上面有不少沟槽39。传送转盘40被定位在空槽装填位41 处，以接纳来自卷绕机头50的未经调质的螺旋弹簧12。这些螺旋弹簧 被调质，这以后还会讨论，经调质螺旋弹簧12从沟槽脱出位置42进入 打包制作部位30。随后，由这些调质后的螺旋弹簧12形成一串螺旋弹 簧12包装带。一台计算机11用来控制这流程的动作。
不难理解，能螺旋调质的可传送转盘40，以断续方式周期性转动， 该转盘40在每个生产循环内定时地转个角度。图1A-1C中传送转盘 40示有8个沟槽39，所以转盘在每个全周期内，它要转8次或8个“循 环”。图2A-2C，3A-3C，5A-5C和6A-6C中的传送转盘 示有12个沟槽，所以这些传送转盘在每个全周期内，转动12次或12 个“循环”。如果需要，在调质传送转盘沟槽39内，可衬以热绝缘材 料。
参照图2A-2C，介绍一个调质螺旋弹簧的装置60，它含有感应 加热需调质弹簧12的设备。如图1，未调质的螺旋弹簧12由卷线器50 提供。从卷线器50出来经通道25到螺旋丝调质传送转盘40，像图2A -2C介绍那样，每个螺旋弹簧12至少要在感应加热工位或加热室61 处停留一个循环时间。每个加热室61有个感应线圈43，线圈43由一 个单独的电源62供应高频电流。加热线圈43中的高频电流产生一个脉 动式磁场，在穿过加热室61传送的每个螺旋弹簧12中感应出电流。感 生的电流很快地把每个螺旋弹簧12加热到需要的温度范围，从500°F 到700°F，最好是600°F上下。
感应加热后，螺旋弹簧12依次装进调质传送转盘40，像图2A- 2C表明的还包括一个盖。冷却管63是作为空气出入冷却站64的通道。 以后要详细论述，管63能使冷空气穿过一个或多个传送转盘40的沟槽 39，使各个螺旋弹簧12按传送转盘40被分度转动中的螺旋弹簧12至 少被冷却一个循环。像图2A-2C所示的冷却为多于一个沟槽的冷却， 那么选作各槽39的冷空气的走向最好是按图2C，3C和5C中所示的 导管63的环路或返回形状。
在每个感应加热器61中，螺旋弹簧12通过一个轴向通道，所以大 体上是通过感应线圈43中心的。感应线圈43被设置成让螺旋弹簧12 放在其中心而不受任何干扰。所以像图2A中所示最佳方案是，感应线 圈43为一个喉经约5″，长约8″且缠绕有2至6圈的螺线管。
在感应加热器61里放置螺旋弹簧12的一个方法，是借用一个不传 热的导向杆71(见图4和9)，在加热流程中它们把螺旋弹簧12保持 在位。当螺旋弹簧沿轴向穿过感应线圈43和加热器61时，导向杆71 起到径向导向作用。辐射加热的情况将在以后讨论，螺旋弹簧12由吹 风机91提供的气流传送通过贯穿工位61的通道。
现在参照图3A-3C，介绍了一个调质螺旋弹簧12的装置70，利 用辐射加热以调质螺旋弹簧12。
从卷绕器50出来到螺旋弹簧调质传送转盘40的通道25内，螺旋 弹簧12至少要进入一个辐射加热器74，它内含一个电力陶瓷辐射加热 器72(也见图4)。加热器72以某一频率变电能为辐射能，有效地把 热传到螺旋弹簧12上。可依次用一个或多个辐射加热器74，以满足所 要求的生产率，其中螺旋弹簧12被加热到约500°F和约700°F，较好 的是约600°F。
如图4中所介绍，螺旋弹簧12是用辐射加热器72的辐射热处理方 式调质的。可看出，三个加热器72每个都包括，细长的辐射、陶瓷的 加热元件73，都面向它最好是需要加热弹簧螺线12的纵轴的轴A，元 件73的长度约等于预期加工螺线中的最长者。这里适合使用的加热器 72可以是由Sylvania供应的，比如型号为NO.66612。
以与上述有关螺旋弹簧12感应加热类似的方式，可采用如图4和9 所示的不传热导向杆71用以使螺旋弹簧12移动通过加热器74。还有， 如需要，可采用前面讨论过的鼓风机91的空气冲击式的传输设备。
螺旋弹簧12被加热后，直接送进调质转盘40以保温均热处理，冷 却并按顺序放进编织包装袋13。
图5A-5C介绍一个为螺旋弹簧12调质用的设备80，使用铜或其 它金属制作的接线板83，螺旋弹簧12放置其间加热调质处理。
在从卷绕器50出来到螺旋弹簧调质传送转盘40的通道上，每个螺 旋弹簧12都要停在电阻加热器81中，两个铜接线板83，压住每个螺 旋弹簧12的相应端头。接线板83和螺旋弹簧12一起被接进一个低压， 强电流变压器82的输出电路。经短暂的，一般为200或小于200毫秒 的与电源间建立的全接触的激励作用。随后大电流直接流进每个螺旋弹 簧12，开始升温直到约500°F和约700°F之间，最合适是约600°F。
如以前讨论的，调质完了的螺旋弹簧12随之要送入传送转盘40， 并再装进织物袋13。
现在参考图6A-6C介绍了一个用热空气去加热调质螺旋弹簧12 的装置90。
本发明的一个具体方案，螺旋弹簧12离开卷线器50后，鼓风机86 造成的环境气温，至少上升到700°F，这是由于加热器85比方是电阻 加热器，处于封闭式的气流中。以后该螺旋弹簧12被转入螺旋调质圆 形盘40。在已介绍的装置中，热管道84即被加热器85的空气加热， 通过只少一个圆形盘40上的沟槽39，对螺旋弹簧加热，在约500°F和 约700°F间最好是约600°F。
本发明较佳方案是螺旋弹簧的“浸热”，指螺旋弹簧在圆形盘中刚 刚加热完，但尚未冷的时候。浸热这个名词是用于所谓热传导上，从 钢丝的外表皮到它内心，也就是使温度梯度在通过钢丝横截面时尽量减 少。具代表性的方案，能做到使螺旋弹簧保留在一个特殊的沟槽内没热 传导或者外界对它的影响。比如，图2A-2C的安排，螺旋弹簧12在 冷却前可浸热多达6圈。
据本发明较好的方案是，螺旋弹簧12一下子就被加热到一个相当 高的温度，可到约400°F到约1300°F的范围，但一般只到约500和约 700°F的范围。这需要利用图2-6中介绍过较好的技术和按本发明的 详细说明，螺旋弹簧12必须冷却到一定的温度，使螺旋弹簧12被装进 包袋13时，不会损害编织结构物。这样，在本发明的较好方案中，用 天然纤维制作的袋子13时，装螺旋弹簧12前温度一般不超过150°F。 用某些合成纤维袋子时，弹簧螺丝冷却温度可大大高于天然的，范围可 升到700°F左右。
使螺旋弹簧12冷却可用多种冷却技术，包括强力空气循环法、循 环油浴、循环水冷、气/水雾冷却法、压缩气涡流冷却、强致冷空气冷却 及其它类似方法。
例如，把螺旋弹簧12致冷，用较方便地得到环境空气例如把空气 加压到10英寸水柱压力，然后立即导至螺簧调质传送转盘40上的一系 列腔室去。藉助大容量高速空气直吹螺旋弹簧丝，再加上螺旋弹簧12 的质量相对地小(一般30克)，经过4个或少于4个腔室就被冷却下 来。机构表示于图2A-2C，其中空气直接通过4个单独的沟槽39， 随之气流又反向依次进入每个沟槽。
现参见图7和8，即可弄清把螺旋弹簧12装入编织材料13作的袋 子时的设备和过程。一般容易理解，该过程包括几个步骤。布107到长 编织筒成形，把螺旋弹簧12装入布筒，围绕簧12形成袋子123，用例 如超声波焊接来连接布，两个焊缝108横切于筒107的纵轴，用在螺旋 弹簧12各边上的一个接缝108把螺旋弹簧12封进织物袋123中。在簧 12和布料13焊接流程中，用两副夹子102、103和104、105分别起 定位作用，还要使完全包装好的螺旋弹簧124换位让路，使之可再重复 该流程。
如图7和8所示，布13大体上呈平面绕过一个惰轮27(再看图 1B)。随后布被“收集在成形筒110的外周，用两个杠杆111撑住再 被导口圈或成形环109包裹起来。布13要拉过筒110而于出口或成形 筒110的下游口处形成布筒107，同时又使布重叠的自由边形成一个平 面焊缝108。
圈或者成形环109连接在成形筒的导引口上并对布13作平稳的引 导。布13也可能“被收集”经过导辊(未表示)汇合并以普通技术里 已知的用钉钉起来或可变形那种类型。
如前述，螺旋弹簧12是在调质转盘40里冷却的。在圆形转盘40 每次旋转换位结束，总有一个螺旋弹簧12作为重力影响下的落体被自 圆形转盘40盖上的出口120排出。金属螺旋弹簧12落在磁铁121上在 原位被吸住，届时一对边板114同步地压过来(在图8上只表示一个)， 使螺旋弹簧中心始终停在磁铁121上。往复推动元件112以公知技术中 的滚动方式把螺簧推出磁铁，并进入布筒107的喉管，也是成形管110 的喉管。
螺旋弹簧12因螺旋弹簧12两端头和布13之间的摩擦被保持在成 形管110中。布13和成形管110的内向垂直侧面113摩擦式接触。一 个特定的螺旋弹簧12在前一螺旋弹簧12刚被沿着布筒107的拉力拉走 或转位至下游位置时，被推动元件112推到位。如以后所讨论的成形管 的下游位置上的夹子102-105由夹紧动作造成这一拉力。
夹子102-105有两组，一种是前夹一种是后夹，它们同步动作。 前夹组有前上夹102和前下夹103，它们是同步运作。后夹组有后上夹 104和后下夹105，它们是同步运作。
前位夹子102、103联合夹住一个特定螺旋弹簧12，而后位夹子 104、105共同夹住另一个螺旋弹簧12，共有若干个弹簧依次排列着(示 例中有3个)。
各夹是相似的，其中每个都有右和左边壁件，装于“半管”中心的 对边上。如图7所示的一位置两个夹子起夹持时，两“半管”一起合拢 而有“抓斗”的效果，把螺旋弹簧置于布袋中。这有利对中作用。后夹 子于转位中形成附加的拉力。
在一对螺旋弹簧12像图7所示的位置被夹子夹住后，包括可向前 移动的焊炬99的超声波焊枪100向上移动，使包装布13的叠层筒又被 “挤紧”在焊炬99和固定地连接在前上夹子102的前沿上的挡板101 之间。挡板101被“冲击”而形成横向焊接。然后焊炬被超声波方式加 热，使得焊炬99和挡板101共同形成一种间歇式横向热力焊接，焊接 重复时往正成形中的袋123装螺旋弹簧12，以制成包装螺旋弹簧产品 124，装着螺旋弹簧12的包装袋123是按图10中的介绍而制成的。
焊接工艺过后，超声波焊枪100接着缩回到其原位如图7所示。一 个来回搬运的装置(图未示)其上夹持前后夹102、103、104和105， 随后被一种适宜的装置如气缸之类把整个的螺旋弹簧55恰好拉动稍大 于其直径的距离。为重复该工艺，随之夹子102-105回复原状以便去 夹下一个螺旋弹簧。
在一个最佳实施例中，其步骤是：a)抓紧，b)焊接，c)换位，d) 脱离和e)返回，并按该工序及整体配套好的循环再运作。
尽管上面所述的是定点焊，但应明白，这种焊接可由以枢接方式装 在图7“P”处的枢销上的一个滑架，该滑架夹持夹102-105，并装 有一种以“飞行”方式作往复运动的焊炬99来完成。
参考公开的具体实施例，对本发明已作详细描述，但应明白，在本 发明的精神和后附的权利要求范围里还可有许多变化和改进。