用于形成袋装螺旋弹簧串的方法和系统

本发明大体上涉及用于床垫、垫子等的弹簧组件，更具体地说， 涉及一种用于制作用于床垫、垫子、弹簧装置等的分别相连的袋装螺 旋弹簧串的方法和系统。

袋装螺旋弹簧通常被称作一种马歇尔结构，其中每个螺旋弹簧被 包围在其自己的织物囊或袋中。该囊或袋通常沿着条带方向以沿着横 向线间隔一定距离的方式被限定在连接在一起的两层织物条带之间。 该两层织物条带大体上通过沿着纵向中心线将双倍宽度织物折叠起来 而形成，从而允许沿着该条带的未相连的相对边缘的重叠层能够沿着 纵向接缝相互连接在一起，从而在弹簧被插入在这些层之间之后封闭 被限定在连接横向线之间的袋。

已经有许多技术涉及袋装弹簧的制造，其中一些提出在插入线簧 之前在织物层中形成袋，另一些提出在条带层之间插入压缩线簧之后 通过沿着相邻弹簧之间的横向线将两层相互缝合或连接在一起来形成 袋。不论采用何种技术，通常通过沿着平行于层的自由边缘的直线将 两层缝合或熔接在一起的方式在插入弹簧之后将织物封闭在弹簧的周 围。通过缝合将两织物层连接在一起的技术最近已经广泛地由通过采 用热敏织物和超声波熔接技术来替代。在美国专利 Nos.4,439,977；4,234,983；和5,613,287中披露了用于制造袋装螺旋 弹簧串的已知系统和技术的实施例，这些专利在这里被引用作为参 考。

具体地说，在美国专利No.4,439,977中披露了一种用于制作被封 闭在由两个能够被热熔接在一起的重叠层构成的细长织物条带中的单 个袋内的螺旋弹簧。该织物条带延着一导向通道被输送，在这期间压 缩弹簧被插入在这些织物层之间，并且这些弹簧的轴基本上垂直于织 物层的平面。之后，这些织物层在纵向和横向上被热熔接在一起，同 时弹簧保持压缩状态，以形成袋装螺旋弹簧串。在热熔接之后，袋装 螺旋弹簧通过一回转装置，在这期间这些弹簧在织物袋中通常被转动 大约90度，从而重新取向到弹簧的轴垂直于织物条带的位置上。

这种制造袋装螺旋弹簧的方法的一个具体缺点在于，在转动过程 中，弹簧会缠结或勾结在一起，并且不会得到它们的准确位置。因此， 需要付出额外的而且昂贵的劳动，以使弹簧重新取向并且解开缠结， 从而将它们放置成所要求的形态和取向。即使弹簧没有缠结或钩绕在 一起，将它们准确对准到所要求的位置上以使弹簧的纵向轴基本上相 互平行并平行于限定单个袋的横向接缝仍然很困难。

这种类型的操作的另一个共同问题在于，在袋装弹簧的翻转期 间，不论弹簧是否钩绕在一起或缠结以及翻转过程是否成功，包围着 该弹簧的织物经常被损坏、撕开、刺破等。在一种形式中，如在美国 专利No.4,439,977中所披露的一样，弹簧被踏板打击，以影响弹簧在 袋中的翻转。显然，用踏板在袋上反复地打击会给织物材料带来显著 的损坏，并被证实对于精确地将弹簧定位在织物袋中而言是不可靠 的。当该现象发生时，被损坏的袋应该被修补或者从弹簧中去除，从 而中断了这个过程，并且需要大量的操作人员的干预，从而生产袋装 螺旋弹簧的停工时间更长。

因此，需要一种用于成形袋装螺旋弹簧串的方法和系统，它能够 克服现有技术的上述缺点，并且不需要使弹簧在袋内翻转以便将弹簧 轴以一种大体上平行的且有次序的布置方式对准，而且不需要操作人 员干预以使弹簧脱开或解开，另外不需要修补被损坏的包围着弹簧的 织物。另外，长期以来，一直需要提供在工业上可行的用于生产袋装 螺旋弹簧串的方法和系统，该方法和系统由于需要最少量的人工干预 和相关的资源，从而节约了成本和劳动力。

发明概述

本发明通过提供一种改进了的用于生产袋装螺旋弹簧串的方法和 系统从而克服了现有技术中存在的上述和其它缺点，该弹簧性能优 异，并且由于它只需要最小量的材料和劳动力，所以节约了成本。根 据本发明的袋的成形和弹簧插入进织物中的方式避免了需要使弹簧在 袋中翻转和重新定位，同时还提供了一种有效且可靠的制造系统和相 关的方法，用来可靠地生产出在未被损坏的织物袋中始终对准的弹 簧。

本发明优选地首先将被压缩的螺旋弹簧插入在被折叠的热熔接织 物的上、下层之间。本发明采用一种连续的生产工艺，织物被引导或 拉过弹簧插入段，从而在织物通过弹簧插入段时压缩弹簧以一定的间 隔被一个一个单独地插入在折叠的织物层之间。这些弹簧在织物层之 间保持在压缩状态，同时在织物中形成纵向接缝，以在与织物的纵向 折叠线相反的纵向接缝附近将该两个织物层连接在一起。由于该织物 是可热熔接材料，所以纵向接缝优选通过相互协作的热熔接头和平台 来形成。在弹簧已经向前通过纵向熔接段之后，该弹簧被允许在织物 中松弛并伸展成竖立的位置，其中弹簧的纵向轴线大体上垂直于织物 的纵向接缝。优选的是，根据本发明的各个可选实施例，弹簧在织物 中的松弛和伸展是由位于弹簧的相对侧上的一对转动部件来控制的。 在当前优选实施例中，转动部件可以是一对相对转动的轮，其转动轴 大体上平行于弹簧的纵向轴。这些轮包括多个弧形凹槽，这些凹槽结 合在一起以在伸展期间部分地包围着每个弹簧。或者，这些转动部件 可以包括一对皮带，该皮带在一对彼此隔开的辊子上通过。织物和弹 簧在这些皮带之间通过，并且这些皮带之间的间隔距离沿着下游方向 增加，从而控制弹簧在皮带之间的伸展。在任一实施例中，弹簧在其 伸展成竖立位置期间被支撑。

在这些弹簧在织物中已经伸展了之后，优选通过横向熔接头封接 位于大体上平行于弹簧轴的每个弹簧之间的织物来形成单个袋。在织 物中形成横向接缝，以完成用于各个弹簧的单个袋。最后，一对对置 并转动的输送轮向前引导或移动袋装弹簧串，从而使织物和被封住的 弹簧向前通过所述的各个段。

优选的是，弹簧的取向在整个袋形成过程中大体上保持不变，从 而避免了弹簧在袋中的再取向、翻转等。此外，形成在织物中的纵向 接缝位于所得到的袋装螺旋弹簧串中的单个弹簧袋的侧面上，从而避 免了在现有技术中出现的被称为“假膨松”的现象。该“假膨松”现 象在纵向延伸的弹簧使被罩材料保持与弹簧的端部相距一定距离时出 现，从而当床垫在一开始被购买时，该距离相当均匀。然而，在该床 垫或垫子使用一段时间之后，在该袋装螺旋弹簧串中的纵向延伸接缝 或其它多余的织物会被压垮，因此留下挤压的区域或地方。随着该床 垫或垫子的继续使用，该床垫或垫子的整个支撑表面将同样被压垮， 并且将出现基本上扁平的现象。使用者可能不会认识到该现象的根 源，并且认为它是床垫或垫子中的缺陷。

在本发明中，通过将弹簧串的纵向接缝设在其侧面上从而避免了 假膨松的问题，同时还避免了需要在袋中使单个弹簧翻转或重新取向 和所导致的对织物的损坏以及其它相关的问题。

其目的也在于减少假膨松和相关的问题的本发明的另一个特征对 于桶形弹簧或其它具有非线性外形的弹簧尤其有用。通过采用这种弹 簧，在弹簧中的相邻弹簧之间的横向接缝的形状将与弹簧的外形一 致，从而在弹簧的周围生产出一种更紧的更相配的织物袋，以避免在 弹簧的周围出现聚束或过多的松弛织物。

附图的简要说明

通过以下的详细说明并结合附图将会更加容易理解本发明的目的 和特征，其中：

图1为根据生产本发明的袋装螺旋弹簧串的第一实施例的系统和 相关方法的示例性的俯视图；

图2为图1的系统和方法的侧视图；

图3为根据本发明的第二优选系统和相关方法的类似于图1的视 图；

图4为图3的系统和方法的侧视图；

图5为根据本发明生产的袋装螺旋弹簧串的立体图；

图6为沿着图5的直线6-6剖开的包裹在织物袋中的单个螺旋弹簧 的剖面图；

图7为根据本发明的一可选实施例生产的袋装螺旋弹簧串的侧视 图；并且

图8为用来熔接图7的串中的横向接缝的熔接头的局部立体图。

本发明的详细说明

参照图1，该图显示出根据本发明用于形成袋装螺旋弹簧14的串12 的系统10和相关方法的第一当前优选实施例。优选地，如本领域所公 知的可热熔接的织物16如图1所示从输送辊18绕过辊子20进行输送。 或者，该织物16可以是棉的或其它合适的材料。该织物16通常在纵向 上绕着纵向折叠线22被对半折叠，该折叠线大致与织物16的纵向中心 线一致。该织物16绕着纵向折叠线22被折叠，以形成织物16的第一上 织物层24和第二下织物层26，每一织物层都有与纵向折叠线22隔开的 自由边缘28。该被折叠的织物16在进入弹簧插入段34之前通过上、下 输入辊30、32。这些辊子20、30和/或32可以被旋转驱动。

弹簧插入段34包括具有杯形弹簧容纳前端38的往复插入柱塞36以 在其中容纳被压缩的螺旋弹簧14。该柱塞36延伸以将被压缩的弹簧14 插入在层24、26之间，然后缩回以便容纳另一个被压缩的用于下一次 插入的弹簧14。弹簧14被成形并压缩，并且被装到弹簧插入柱塞36上， 并且该织物16可根据用于此目的的多种公知系统和方法中的一个被折 叠。或者，该弹簧插入段34可以包括两个U形侧面，这两个侧面将该 弹簧14保持着被压缩状态并引导在被折叠的织物16内部的弹簧14。在 该方法中，弹簧14被一操纵杆(未示出)夹持，同时这些侧面回复。

当织物16向前穿过系统10时，如在图1和2中具体地所示，插入在 层24、26之间的弹簧14以压缩状态被保持在织物16的上、下表面上的 相应的上、下支撑板之间。优选的是，支撑板40、42在织物16的自由 边缘28和纵向折叠线22之间对中，并且可以包括位于弹簧插入段34附 近的较宽区域44，当织物16和弹簧14向前通过该系统10的随后部分时 该弹簧插入段向下逐渐变窄到板40、42之间的更窄的分离部分46的区 域上。

另外，安装多个用于在织物16的纵向折叠线22和自由边缘28附近 转动的隔开的校正轮48，以控制并引导着织物16运动穿过该系统10。 这些校正轮优选包括多个突起50，这些突起咬接着织物16，以便将织 物16的运动保持在相对于系统10的各个段和部件对准的取向中。

如图1和2所示，纵向接缝形成段52位于靠近织物16的自由边缘28 的弹簧插入段34的下游。在被压缩的弹簧14被插入在层24、26之间之 后，纵向接缝形成段52在它们相应的自由边缘28附近将织物16的上下 层24、26连接在一起，从而初始地将弹簧14包裹在织物16内。在当前 的优选实施例中，纵向接缝54形成在热熔接头56之间，该熔接头56相 对于位于下层26下面的平台58上下往复运动，以便分别进行和脱离熔 接。该往复运动的熔接头和平台共同合作，以通过用超声波、热能或 其它对于本领域普通技术人员所公知的技术将相应的层24、26熔接在 一起，从而在织物16中形成纵向接缝54。或者，平台58往复地运动同 时热熔接头56保持不动。弹簧14在纵向接缝54的成形和熔接期间保持 受压，并且它们的纵向轴60大体上垂直于纵向接缝54。应该理解的是， 在本发明的范围内还可以采用其它用于熔接层24、26以形成接缝的装 置。

一第一输送段62位于纵向接缝形成段52的下游，并且在当前优选 实施例中，它包括四个输送带64。每个带64在隔开的前、后辊66、68 上面通过，其中至少一个辊子被旋转驱动。在第一输送段62处的第一 对输送带64a接触着在其中通过的在纵向折叠线22附近的织物16。如 图1和2所示，另一对输送带64b接触纵向接缝54附近的织物16。当输 送带64围绕着隔开的辊66、68与织物16接触着运动时，织物16从供应 辊18中被拉出通过下游段并且朝着下游弹簧伸展段70前进。

受压的弹簧14能够在弹簧伸展段70处在织物16中松弛和伸展。在 第一实施例中，如图1所示，弹簧14的伸展由在弹簧14两侧上的一对 相对转动的转动部件72来控制。根据图1的第一当前优选实施例的每 个转动部件72的转动轴线74通常平行于弹簧14的纵向轴60。每个转动 部件72包括多个弧形的凹槽76，每个凹槽与在弹簧14两侧上的相应的 转动部件72中的具有类似结构的凹槽76结合，以部分地包围着各弹簧 14，从而控制其伸展。另外，转动部件72有助于使弹簧14和织物16朝 着位于其下游的横向接缝形成段78前进。

横向接缝形成段78在织物16中的每个相邻弹簧之间形成横向接 缝，这些弹簧在织物16中已经从它们的受压形状开始伸展。优选的是， 横向接缝形成段78包括横向接缝熔接头82和彼此合作的位于形成的袋 装螺旋弹簧14的串12的两侧上的横向接缝平台84，如图1所示。当弹 簧14向横向接缝成形段78前进并通过它时，在弹簧14之间的织物16被 连接在一起，从而完成每个弹簧14的单个袋，并且将弹簧14包围在织 物16内。还应该理解的是，在本发明的范围内还可以采用其它用于形 成横向接缝80的方法，例如缝合、装订等。在形成横向接缝80的时侯， 需要将织物聚集起来。这样，袋装螺旋弹簧14的串12必须屈服或在某 种程度上收缩以适应接缝成形工艺。这可以用一种主动机构(例如一 种驱动输送系统)或以一种被动的方式(例如在织物16和输送转动部 件72之间的摩擦作用)来实现。弹簧14的纵向轴60大体上保持与织物 16中的横向接缝80平行。但是，由于弹簧14伸展的原因，形成在织物 16的自由边缘28处的纵向接缝54大体上位于袋装螺旋弹簧14的顶端和 底端90、92之间的袋装螺旋弹簧14的串12的侧面88上，具体如图5和6 所示。通过使弹簧14的纵向轴60在各个织物袋86内部彼此平行地对 准，从而本发明无需在许多现有技术系统中所需要的那样在织物袋86 中转动弹簧14。

参照图5和6，当横向接缝80由横向接缝形成段78形成时，纵向接 缝54优选变为附着在袋86上。这样，在靠近横向接缝80的织物16的区 域中，在横向接缝成形段78处将四层织物16熔接在一起。应该理解的 是，还有其它方法来以这种方式固定接缝80，例如纵向接缝54即使在 还没有被熔接到具有横向接缝80的袋86上时也可以在进入横向接缝成 形段78之前被设定好。另外，纵向接缝54可以位于弹簧的顶部和底部 之间的任意位置上，但是在这些附图中它被显示出大约位于其中央。

第二输送段94的下游优选地包括一对反向转动的输送轮96，每个 输送轮96具有大体上平行于弹簧的纵向轴60的转动轴线98。输送轮96 的圆周上的多个弧形凹槽100一起至少部分地包围着袋装弹簧14，并 且使它们从下游的横向接缝形成段78中前进，以便排出并进行随后的 包装、存放或加工成床垫、垫子或内装弹簧的装置。

在图3和4中显示出本发明的可选实施例，并且与在图1和2中所示 的第一实施例的那些部件类似的部件由相同的标号来标识，并且针对 那些在上面所提到的内容的详细说明同样适用于图3和4的实施例。图 3和4中所示的第二优选实施例包括位于织物16的上面和下面的发散输 送带102和在弹簧伸展段70处被包裹的弹簧14。输送机构可以用如图1 和2所示的轮子和/或如图3和4中所示的输送带来实施，它们可以按 要求布置在弹簧的顶部和底部或横向侧表面上。图3和4的每个输送带 102在前、后辊子104、106上通过，具体如图4所示。另外，输送带102 之间的间隔距离沿着下游方向增加，从而使得能够控制在输送带102 之间位于织物16中的弹簧14的伸展。然后该被松弛的且伸展的弹簧14 向前进入到下游横向接缝成形段78，从而可以将横向接缝80设置在相 邻弹簧14之间，以完成单个的织物袋86。

图7和8中所示为本发明的附加特征，该特征尤其适用于制作具有 如图7中所示的桶形结构的袋装螺旋弹簧14a的串12。桶形弹簧14a在 工业领域中是公知的，并且具有这样一种外形，其中弹簧14a的中间 匝110的直径大于该弹簧14a的顶部匝112和底部匝114。例如，桶形弹 簧14a的顶部和底部匝的直径大约为1.625英寸，而中间匝110的直径 大约为2.5英寸。当桶形弹簧14a用在串12中时，弹簧14a附近的横向 接缝80a与如图7中所示的弹簧14a的外形108一致。通过使横向接缝80a 与装在袋中的弹簧14a的外形108一致，尤其采用具有非线性的外形的 弹簧14a，从而能形成更紧的袋，并且在串12中的织物16更松并且整 体产品更好。通过采用桶形弹簧14a，从而其附近的横向接缝80a具有 凹形形状，并且因为横向接缝80a位于相邻桶形弹簧14a之间，所以接 缝80a可以具有一对形成一种X或类似形态的面向外面的凹形形状。在 图8中所示为一种适用于形成所述横向接缝80a的熔接头82a，其中许 多触头116以所示的图案布置，从而靠近熔接头82a的顶部和底部的相 邻触头116比位于中间的那些相隔得更远，以与相邻桶形弹簧14a的外 形一致。虽然图7中的横向接缝80a是对称的，但是在本发明的范围内 还可以想到其它的结构。而且，换句话说，本发明的这个特征不仅可 以用于桶形弹簧15a，以形成更紧更相配的织物袋，而且还可以用于 大体上具有非线性外形的弹簧，例如桶形弹簧和砂漏形弹簧(其中中 间匝的直径小于顶部和底部匝的直径)。

从以上对本发明的一般原理的说明和至少一个优选实施例的详细 描述中，本领域的普通技术人员将很容易理解，对本发明的各种变化 是显而易见的。因此，我们期望仅通过下列权利要求和其等价物进行 限定。

本申请是1999年4月16日申请的美国专利申请No.09/293,221的部 分继续申请，该文献的全文在这里被引用作为参考。

本发明的背景技术