构成螺旋弹簧串的方法和装置

1.发明领域

本发明涉及用作软垫、减震垫等的弹簧组件，尤其涉及构成封装 在套内的弹簧串，的新改进方法和装置，该套具有平整的搭接侧缝， 不呈现先有技术中所遇到的称为假顶层的不利状况又有关技术的说 明。

2.背景技术

已开发了许多用以构作软垫，减震垫等的技术。一种已得到广泛 认可的技术被称为Marshall结构。在此结构中，一个内弹簧组件包括 软垫或减震垫的垫心，并由许多弹簧制成，每个弹簧都分别封装在一 个适当的蒙布套内。这些弹簧套最好以预定长度串连在一起，并配置 成一封装组，弹簧套的纵轴都互相平行，并且它们的端部限定一平面。 在软垫结构中，这组套装弹簧一般用衍缝的泡沫和蒙布衬垫覆盖，藉 以构成睡卧表面。

用不同方法制造套装螺旋弹簧串。在早期的制造方法中，将适当 的蒙布长度对折，并以规定的间隔横向压合以形成插入弹簧的套。最 近，此方法基本上已被一种利用热敏蒙布和代替压合的超声波熔接技 术的方法所取代。用后者方法制造的套装螺旋弹簧串的一个例子公开 于颁发给Stumpf并转让给其中的共同受让人的美国专利 No.4,234,983中。正如美国专利No.4,234,983所公开的那样，首先 沿长度方向对折一热敏蒙布再相对蒙布纵轴线横向地进行熔接，用超 声波将一些螺旋弹簧熔接成离散的套而构成一套装螺旋弹簧串。螺旋 弹簧一插入套中，这些套即由一条在弹簧一端附近，沿螺旋弹簧串纵 向延伸的缝熔接闭合。例如，制造上述螺旋弹簧串的装置公开于也授 于Stumpf，并转让给本文中的共同受让人的美国专利No.4,439,977。

上述结构的螺旋弹簧串的缺点是在套装弹簧的一端沿螺旋弹簧串 纵向延伸的缝形成两条多余的蒙布材料的扉边。为在制造中对弹簧串 作恰当对齐及确保有关熔接点的适当强度，沿该缝必须有些多余材 料。然而，当螺旋弹簧串配置成形成一内弹簧软垫或减震垫芯时，多 余材料伸向这些弹簧外，产生假的固定，在本技术中被称为“假顶层”， 位于软垫或减震垫的外表面衬垫之下。当使用者躺在软垫或减振垫上 时，这种假顶层情况可能产生不理想的和不适宜的人体凹坑。

已尝试构成有用平整搭接侧缝代替顶缝的螺旋弹簧来消除假顶 层。例如，一种构成这类螺旋弹簧串的机器被公开于也授于Stumpf并 转让给本文中的共同受让人的美国专利No.4,986,518。然而，这台机 器有一套弹弹簧插入用的复杂升降机构，业已证明在制造它是不可靠 的。

美国专利US 5,613,287公开了用以构成具有消除了假顶层的平 整搭接侧缝的封装弹簧串的新型方法和装置。在St.Clair系统中，使 热敏蒙布坯越过一钻石形折叠板，并在蒙布中折出第一折痕，形成第 一折片。然后，使蒙布通过一系列导辊，然后，由一钩形件使蒙布的 一边反向地翻转蒙布坯并组成第二折痕。经二折痕成搭接第一折片的 第二折片。接着，形成的蒙布套进入折转器工位。在此，用一个臂件 折转搭接的折片而在套中形成一开口。然后，弹簧插入器将一弹簧横 向插入该开口套中。然后，此套进入第二折转器工位，在此，第二折 片被折转到与第一折片成原来搭接关系。这样便闭合了弹簧插入其中 的套。于是，在搭接的折片之间形成一接缝。然后，在相邻的螺旋弹 簧之间，在套中形成横向接缝，从而形成装有螺旋弹簧的单个蒙布套。

形成套装螺旋弹簧串的装置的早期结构形式公布于Werner的美国 专利No.2,093,531。专利中所公布的装置包括一螺旋弹簧插入机构， 其中，操作者用把手手工压缩弹簧线圈。然后将已在蒙布上滚压成套 的已成形的蒙布套送到该装置，随后用手工将套打开并使套的两个折 片分开，放上两条平行的相间隔的舌片通过压低脚踏板和在两舌片间 滑动弹簧，将压缩弹簧插入套中，随后，可以在舌片中抽出蒙布套并 用手工使折片重新对齐到闭合位置。

Werner装置的缺点是它需要手工操作，并且完全不适于高速组装 工艺方法。显然，必需预成形蒙布套以形成套。套必须手工打开，以 便利用Werner舌片插入螺旋弹簧。在Werner的专利中，没有公开， 教导或建议怎样可利用从一未折叠的蒙布坏开始到完全形成上述 St.Clair工艺方法所完成的具有平整搭接侧缝的套装螺旋弹簧串为止 的全自动工序来制成套装螺旋弹簧串。

尽管St.Clair工艺方法和装置在用于高速套装螺旋弹簧产品方 面明显优于先有技术，但最好还要对这种工艺方法和装置作这些改 进。尤其是最好要减少自动地将蒙布坯折叠为蒙布套，将螺旋弹簧插 入蒙布套，在蒙布中形成平整的搭接侧缝及形成包装弹簧的单个套工 艺方法中的步骤数。

因此，业已发现，希望提供软垫或抗震垫的结构，其中内弹簧组 件被封装在具有平整搭接侧缝的套内。尤其，业已发现，最好是提供 这样一种软垫或减震垫结构，它不会由于螺旋弹簧端部附近的多余封 装材料而呈现假顶层。此外，还发现最好是提供内供弹簧结构所用的 螺旋弹簧串组件，它使用比先有的已知结构中所需的封装蒙布材料要 少。

还有，业已发现，最好提供为构成封装在有平整搭侧缝的套内的 套装螺旋弹簧串所用的装置。业已发现，这种装置在使用中是经济， 有效及可靠的，并用来以廉价方便地对现有的先有技术设备进行改造 翻新。

                       发明概要

本发明的目的是提供一种构成螺旋弹簧串的新颖装置和方法，它 消除了螺旋弹簧串结构中的假顶层，减少为构造一螺旋弹簧串所需的 封入纤维材料，它可在现成已知设备中用添加和/或替换某些部件和子 装件的手段来构成。

上述目的是通过下述技术方案来达到的：提供一种构成螺旋弹簧 串的装置，其中，每个螺旋弹簧被封装在具有平整搭接侧缝的单个蒙 布套内，它包括：

一个蒙布进料机构，具有第一次折叠一平整的蒙布坯而形成第一 折片的装置和第二次折叠所述蒙布坯而形成铺在所述第一折片下的第 二折片、藉以形成有一折片面和一背面的蒙布套的装置；

使第一折片与所述的下面的第二折片分离以便在所述的两折片间 形成一开口的装置；

一套螺旋弹簧插入器，其结构和尺寸要能将一压缩螺旋弹簧通过 所述开口插入所述蒙布套；

封闭所述开口的装置，在所述的蒙布套上所述的第二折片铺在所 述的第一折片下，所述的压缩螺旋弹簧被封装在所述的套中；以及

连接所述闭合的第一和第二折片的装置。

此外，还提供一种构成螺旋弹簧串的方法，其中，每个螺旋弹簧 被封装在具有平整搭接侧缝的单个蒙布套内，此方法包括如下步骤：

第一次折叠长条形蒙布坯，形成纵向延伸的第一折片；

第二次折叠所述蒙布坯，形成第二条纵向延伸的横向地铺在所述 第一折片下的折片；藉此，形成具有一折片面和一背面的蒙布套，在 所述折片面上的所述第一折片横向地搭接在所述折片面上的所述第二 折片上；

以这样方式纵向横过弹簧插入器传送所述的蒙布套，让所述的弹 簧插入器，分离所述的搭接折片，从而，在所述的蒙布套中形成一横 向延伸的开口；

将一压缩螺旋弹簧插入在所述蒙布套中的开口；

传送所述的蒙布套到砧座上并借此闭合在所述蒙布套上的开口， 使所述的第一折片横向地搭接在所述的第二折片上；以及

连接所述横向搭接的第一和第二折片，在它们之间形成一搭接封 口。

本发明是对在US 4,234,983和US 4,439,977中公开的这些发明 的改进，其中，用超声波将螺旋弹簧串这样熔焊在离散的套内，以形 成一条沿该螺旋弹簧串纵向沿伸而邻近该弹簧串一端的接缝。用该对 比文件的方法制造的弹簧串形成二个过剩材料的折片，它们在软垫或 减震垫的外表面衬垫下面形成假顶层。本发明采用平整搭接侧缝，以 克服该假顶层问题，并减少所用材料量。

本发明是对在US 4,986,518中公开的发明的改进，其中叙述了一 种和以构成其有平整搭接侧缝的螺旋弹簧串的装置。该对比文件所述 的装置需要一个复杂的升降机构，用于弹簧插入，在制造条件下，已 被证明它是不可靠的。本发明能利用在制造条件下可靠的简单得多的 装配，生产具有平整横接侧缝的螺旋弹簧串。

本发明是对在US 2,093,531中公开的发明的改进，该对比文件叙 述一种构成螺旋弹簧串的装置，它要求操作员用手工压缩每一螺旋弹 簧，开启蒙布套的折片，将该压缩弹簧插入蒙布套内，并将这些折片 重新定位到关闭状态。该装置的依赖手工操作妨碍了它适用于高速装 配工艺。本发明克服了这种局限。

                     附图的简要说明

通过阅读下述与附图一起详细说明将使本发明的上述和其它新 颖特征变得显而易见。其中：

图1为局部破碎的以表示普通内弹簧结构的先有技术软垫的透视 图；

图2为图1所示先有技术内弹簧的断开的侧视图；

图3为本发明装置的进料工位的局部透视图；

图4为图3进料工位的另一个局部透视图，表示蒙布正在按本发 明被折叠；

图5为按本发明的构成的蒙布套的示意端视图；

图6为按本发明的弹簧插入工位示意图，图示本发明工序中的一 个步骤，其中，弹簧呈非压缩状态，在插入蒙布套前被定位；

图7为图6的弹簧插入工位的示意图，表示插入蒙布折片中的处 于全压缩状态的弹簧；

图8为图6的弹簧插入工位的又一示意图，该装置被对中，使全 压缩的弹簧插入蒙布套内；

图9为图7的弹簧插入工位的示意图，表示被插入蒙布套的弹 簧；

图10为按本发明第一种结构形式的装置的折转器工位的示意 图，表示在此工序中的一个步骤，其中，在弹簧插入后，蒙布套的折 片被重新对中；

图11为表示按本发明完成下一工序步骤的装置的示意图，其中， 织物套的折片处于插入弹簧后要加工的位置；

图12为本发明装置的第一熔接工位的示意图，图示本发明工序 中的一个步骤，其中，蒙布套上的折片被搭接封口；

图13为本发明的装置的第二熔接工位的示意图，图示本发明工 序中的一个步骤，其中，形成带封装的螺旋弹簧的离散的蒙布套；

图14为按本发明的装置的传送工位的示意图，表示拉动蒙布套 往该装置进行加工的机构；

图15为本发明装置的最后成形工位的示意图，表示使弹簧在蒙 布套内适当定向的机构；和

图16为图示按本经二结构形式完成一工序步骤的装置的示意 图，其中，蒙布套的折片未如图10～15那样重新定向；

图17为按本发明第二形式的装置的第一熔接工位的示意图，其 中，蒙布套的折片被封口；

图18为本发明第二形式的装置的第二熔接工位的示意图，图示 本发明工序中的一个步骤，其中，形成带封装的螺旋弹簧的独立蒙布 套；

图19为本发明的第二形式的装置的传送工位的示意图，图示拖 拉蒙布套经该装置以完成各工序的机构；

图20为本发明的第二形式的装置的最后成形工位的示意图，图 示使弹簧在蒙布套内适当定位的机构；和

图21为按本发明原理构成的一套装螺旋弹簧串的断开侧视图。

                      详细说明

现参照附图，首先参照图1，一种在本技术领域众所周知的型式 的软垫组件通常由标号10表示，且包括一个所谓Marshall结构的内 弹簧垫心组件12。该垫心12包括在蒙布套18内的线圈16的一串14， 在平面内排列成大致为矩形的密集填塞组。对本发明而言，术语“线 圈”可与弹簧或螺旋弹簧互换使用。线圈16全都被定位成与它们的 纵轴相互平行，且所有的端部均处在一共同的平面内。适当的覆盖物 19被罩在内弹簧垫心12上，并传统地由绗缝的泡沫材料和/或蒙布材 料制成，形成睡卧表面。

现参照图2，在侧视图中图示先有技术的封装在蒙布套18内的线 圈16的线圈串14的一部分，并包括基本上沿纵向对折的蒙布坯20。 该蒙布最好为热敏材料并由横向熔接点22形成一系列间隔套。熔接 点22形成连接各套的蹼24，构成可为任意预选长度的线圈串14。由 于蒙布20为对折的，故为了封合该套就要使熔接缝26横过线圈串14 的上边缘，如图2所示。这样就形成一对扉边28，图中仅能看到一条 扉边，它沿线圈串14纵向延伸，位于由线圈16上端形成的平面之上。 该扉边28必须使熔接缝26的熔接点离蒙布20边缘向内有一些间隔， 从而确保熔接缝26有适当强度，同时在制造中还可使线圈14恰当调 整。

现再参照图3和4，按本发明构成成串套装螺旋弹簧16的装置的 一部分通常由参考序号30所指。如下文所述，按照装置的渐进工作 顺序，沿所谓的装置排列方向，从套装材料的进料工位30开始，对 该装置进行讨论。

在进料工位30，热敏蒙布32进入装置，越过钻石形折叠板34。 蒙布最好是由一种无纺聚丙烯复合材料制成，例如，是一种商品名为 DUON之类的材料。一根导杆35延伸在蒙布32的顶部，并与折叠板 34有一间隔，保证蒙布32平铺在板34上。沿蒙布32相对边缘放置 两根可调导杆36，使蒙布适当定位而折叠。蒙布32越过相交于点40 的折叠板34的边缘38。一对间隔很近的平行导杆44于板34下从机 身42延伸出来。导杆44对准折叠板34的点40，并可装有包括弹簧 张紧装置(未示出)的固定结构，使它们之间相互接近。蒙布32在 导杆44之间通过，在蒙布32中折成第一折痕46，形成下文中均由A 所指的第一折片。

接着，蒙布坯32绕过由机身42延伸并在机身42上绕枢轴转动 的导辊48。如图4所见，然后，蒙布32绕过第二导辊50。导辊50 在机身(未示出)上绕枢轴转动，此机身与机身42相对配置并相隔 一距离。导辊50仅沿折叠后的蒙布32宽度的一部分延伸，形成绕过 第二导辊50自由端54的蒙布32的松散边缘52。平缓弯园的钩形件 56自机身42延伸，接近于导辊50的端部54，并吸引蒙布32的松散 边缘52，使边缘52相反地翻转蒙布32并形成第二折痕58。第二折 痕58产生第二折片，下文将均由折片B所指。按本发明，钩形件56 吸引蒙布32的边缘53以使折片B折叠在折片A下面。然后，使已折 叠了两次的蒙布32绕过(在机身42上绕枢轴旋转的)第三导辊60， 并且蒙布32以基本水平的方向离开蒙布进料工位30。

按本发明，蒙布32离开进料工位30后的结构示意图示于图5。 蒙布32形成为蒙布套33，最好呈基本的扁管形，在第一折痕46处折 片A折过背面62和在第二折痕58处折片B折过背面62。在一种优先 形式中，折片A的宽度约为6英寸，而折片B的宽度约为3英寸。而 且，折片A与折片B最好搭接约半英寸。可想而知，折片A的宽度可 通过调整蒙布32相对折叠板34上点40的横向定位而预定。同样， 折片B的宽度也可通过第二导辊50和有关的钩形件56的适当定位而 预定。

如此构成的蒙布套33前进到图6所示的线圈插入工位并总的由 参考序号70所指。线圈插入器组件由72所指，它包括一上板74和 一下板76，相互平行排列并间隔约3/8英。上板74上有一园形开口 78，其尺寸要允许螺旋弹簧16通过它并使弹簧16的纵向轴线垂直地 将弹簧支承于下板76。应当注意，弹簧16以完全延伸状态由任何适 当的运输装置(未示出)运到插入器72，并放在垂直对准板74开口 78的压迫器80下。在此位置，蒙布套的状态是折片B在插入器72 的下板76下面通过，而折片A在支承板82下通过，并使边缘部84 支承在插入器72的上板74上，从而使折片A与下面的折片B分离， 并在这些之间形成一开口，如图6中清楚表示的。折片A的边缘部84 被一个张紧导辊86牢牢地压在板74上。

在图7，表示弹簧16由于受压迫器80的作用而处于压缩状态。 图8表示线圈插入工序的下一步，其中，蒙布套33进入此工序，此 使折片A的边缘部84移进与压气缸88配准。在图9的示意图中，线 圈插入工序被完成，图示被作动的气缸88的顶杆90，将折片A的边 缘部84牢牢地保持在插入器的上板74上，而往复式气动插入器杆92 将压缩线圈16从压迫器80处经在折片A和B之间所形成的开口水平 移到折片A下蒙布套33中的一个位置，如在图9中清楚表示的。

线圈插入工序一完成，按本发明第一结构形式的蒙布套33与支 承板82下的压缩状态线圈16即一起进到图10中总的由94所指的折 转器工位。在此工位94，折转器的臂96有一自由端部98，它吸引并 抬高折片B至相对于折片A重新闰的搭接状态。

图11图示3完成按本发明第一结构形式工序中的下一步工序的 装置100，其中，蒙布套33被在砧座102上。此砧座102可支承在 板82上并包括折片B所越过的第一上臂104。折片B被一个第二张紧 导辊106牢牢地压着与臂104保持接触。在此工序的这一步骤中，折 片A在第一砧座臂104下和在第二下臂108顶部通过，第二下臂108 从第一臂104以悬臂方式悬挂着。砧座102要设计成其下臂108也从 上臂104下沿装置方位水平伸出。

现再看图12，第一熔接工位通常由参考序号110所指并包括一个 超声波熔接砧铁112。在此工序110，蒙布套33已通过砧座102的上 臂104，在其上面，折片B又回到与折片A相搭接，这两个折片由砧 座102的下臂108支承。然后，起动熔接砧铁112，在折片A和折片 B之间的搭接部设置一个或多个接点，从而形成搭接封口。

在图13中，第二熔接工位由参考序号114所指并包括一块第二 熔接砧砧铁116，它相对蒙布套33为横向定位。

以在此技术领域众所周知的方式，该第二熔接砧铁116被用来在 连串的线圈16中间的蒙布套33的上下面之间形成一串间隔的熔接 点，借此形成带有封被装在每个套内的单个弹簧线圈16的一串(14) 离散的蒙布套18。

图14示意地表示本装置的传送工位120，它包括一对平行地相近 间隔的导辊122和124。导辊122和124张紧在一起，以使它们可拉 动蒙布套33从进料工位30经过本装置以后的所有工序的工位通过本 装置。在导辊122或124其中之一上形成适当的凹槽126，使螺旋弹 簧16可自由地在导辊122和124之间通过。

按本发明第一结构形式的最后成形工位示意地表示在图15中并 总的由标号130表示。在工位130，提供一套装有弹性臂134的旋转 拍打器组件132，敲打套装螺旋弹簧16部位的蒙布套33。此拍打器 132的敲打动作使螺旋弹簧16在其套内旋转90°，并使其由压缩状态 膨胀到延伸状态，从而充填整个套18。

在本发明的第二结构形式中，可首先如图4所示形成图5所示的 本发明第一结构形式那样的蒙布套33，其中，钩形件56引导蒙布32 的松散边缘52形成搭接在折片A下的折片B。而且，该蒙布套33可 通过图6～9所示的相同的线圈插入工序。然而，线圈插入后，蒙布 套33直接进入工位140，如图16所示，其中，蒙布套33被搁在改型 的砧座142上，而折片B无任何折转。该砧座142通常为S-形结构， 一支脚144伸过板82并支承在板82上，使砧座142悬挂在板82上。 S-形结构有一个臂部146，用以支承蒙布套33a的折片B；和一个臂 部148，用以支承蒙布套33a的折片A。折片A由一个张拉导辊150 牢牢地压着与臂部148保持接触。在下一工位160，如图17所示，砧 座142的臂部146重新使折片A和B结合成搭接关系，并支承搭接部 位由熔接砧铁112熔接。与本发明的第一结构形式相同，蒙布套33 接着进入第二熔接工位162，如图18所示，其中，横过蒙布套33形 成横向熔接点，构成蒙布套。然后，蒙布套33移经传送工位164(图 19)和最后进入拍打器工位166(图20)。尤其从图20可知，取本 发明第二结构形式的蒙布套33最后会被组装成带有搭接在折片A下 的折片B，因此，当拍打器132敲打蒙布套33而使弹簧16在其相应 的套内旋转时，折片B可能会被弹簧16绊住。虽然，假如拍打器如 图20所示逆时针旋转绊住可能是一个问题，然而实际上，拍打器顺 时针旋转，随着弹簧16重新定位，弹簧16的底部将沿套33的下表 面62移动。因此，弹簧16即避开了折片B的前缘168并不会出现折 片B的绊住。

由此可知，本发明的装置对构成套装螺旋弹簧串是很经济及有效 的，此套装螺旋弹簧具有沿侧面形成的封口，而不是具有靠近弹簧端 面的封口。用本装置制成的蒙布套装线圈串170以侧视图示于图21。 如图所示，一条平整的搭接侧缝172消除了图2所示先有技术弹簧串 14的两条上部扉边28。这样，线圈串170可很理想地适用于消除有 害的假顶层的软垫内弹簧组件。同样可知，因为侧缝172可仅搭接约 半英寸宽左右，故可比具有两条多余扉边28的先有技术结构节省蒙 布32。此外，本发明的装置可方便地由现有已知的设备增加和/或更 换几个另件和子装件而成。因此，本发明有助于对现在使用中的设备 进行很经济的翻新改造。

虽然，在图21中将弹簧串170表示为其接点174沿缝172的上 侧配置，可以现解如果该弹簧串170按上述本发明第一结构形式构 成，那末，按本发明第二结构形式构成的相应弹簧串170，所不同的 仅仅在于当它离开该装置时，熔接点174将位于缝172的相对侧。此 外，也可知，虽然将不连续的熔接点174在表示为在蒙布32中沿缝 172形成，但如果要想更可靠地使缝172闭合的话，也可很简单地沿 缝172采用直线熔接缝。

尽管通过优先实施例已对本发明作了说明，但精通该技术的人们 将了解只要不离开本发明的实际精神和范围，可对其作各种变化和修 改。为此，附属的权利要求书企图包括所有这些在本发明实际精神和 范围内的变化和修改。

相关申请的相互参照

本文是对共同拥有的，授与Albent R.st.Clair于1995年6月7 日申请的，题为“构成套装弹簧串的方法和装置”的美国专利US 5,613, 287的一个改进专利申请。

                          发明背景