CN1301234A - 生产套装螺簧的设备 - Google Patents

Abstract

说明了用于生产套装螺簧的设备。此设备包括:盘卷段,它由送入其中的钢丝(1)形成螺簧,它还包括盘卷件(2,3,4,5),它们的位置和/或取向确定此螺簧的形式;封装段,其中将上述螺簧插于邻接的两料片之间,而此两料片则结合形成封装此螺簧的套。此设备还包括可编程控制装置(8),它可操作地与上述盘卷件(2,3,4,5)连接,以控制此盘卷件(2,3,4,5)的位置和/或取向。

Description

生产套装螺簧的设备

本发明涉及生产套装螺簧的设备与方法，并涉及套装螺簧组件。

套装螺簧，即封装在边缝连接起的织物袋中的弹簧串，被广泛用于制造褥子、垫子等。

生产套装螺簧的设备一般认为包括两部分：盘卷段，其中形成螺簧；封装段，其中将此螺簧插在两层材料间，然后将这两层接合到一起，形成封装此螺簧的套。

完成钢丝的盘卷一般是通过三个部件的相互作用：送料辊，它将钢丝拉过盘卷器；所谓的“指状件”，它在螺簧形成时控制其直径；以及所谓的扩展件，它控制螺簧的螺距。这三个部件的相对运动，确定了所形成螺簧的构型。

在先有技术中，同步的实现是借助一套复杂的齿轮与凸轮装置在一个产品或另一个产品之间进行重新设定，而这样费时的作业需要训练有素和长足的经验。因此，经济性的批量生产高，而对特殊用户的要求响应则低。新弹簧设计的开发是困难的，这常需依赖根据反复试验来建立新的凸轮轮廓。此外，这种弹簧所能生产出的最大长度常常受到严格限制。

封装段取决于将此完全压缩的螺簧插装在两片通常是由一片非织造织物摺合成的材料之间，然后将扭摺合部焊合或缝合而生产出各个套装弹簧。这一段的同步还取决于机械装置如凸轮、连杆机构与离合器，它们都需要在产品间重调，结果便降低了生产率和增加了维修费用。

现在已然对套装螺簧的生产设备与方法从设计上作出了改进，它们克服了或基本上消除了上述缺点。

根据本发明的第一方面，生产套装弹簧的设备包括：一盘卷段，在其中由送到此盘卷段的钢丝形成螺簧，此盘卷段包括盘卷件，其位置和/或取向确定了此螺簧的形式；和一封装段，在其中将此螺簧插在相邻接的材料之间，而这两片材料被结合在起以形成封装此螺簧的套。

其中上述设备还包括可编程的控制装置，它可操作地与盘卷件连接，由此控制其位置和/或取向。

本发明的设备的主要优点是，所述可编程控制装置能使此设备的所有作业同步，由此则不必变换齿轮、凸轮与离合器等，产品之间变换的时间减少到以秒而不是以小时计，结果就有利于提高生产率、改进响应性，获得更佳的质量、较小的批量，减少发展库存的工作。能够在对时间或材料无任何显著损耗下，开发新的产品和拓广产品范围。

根据本发明的另一方面，提供了生产套装螺簧的方法，此方法包括下述步骤：

a)设定本发明第一方面的设备的盘卷段中盘卷件的位置和/或取向；

b)将钢丝送过此盘卷段以形成一螺簧；

c)从所述钢丝上分离此螺簧；

d)压缩此螺簧；

e)将此螺簧插于邻接的材料片之间；

f)将所述材料片结合到一起以封装此螺簧。

所述可编程控制装置最好包括一可编程逻辑控制器，由它可以实现盘卷段的计算机数值控制(CNC)。此逻辑控制器最好起动驱动装置，而尤为最好是驱动伺服马达，由此可以改变盘卷件的位置和/或取向。

上述盘卷单元的控制最好由三个伺服马达进行：一个用于钢丝供料辊、一个用于控制螺簧直径的盘卷件(“指状件”)、一个用于控制螺簧螺距的盘卷件(“扩展件”)。

上述控制装置最好存储许多的数据组或数据表，它们对于各种弹簧轮廓，相对供料辊(主)轴的位置确定指状件与扩展件(副)轴的位置。可以对拟制造的各类弹簧准备适当的数据表而能在开始制造任何特定弹簧类型前选择相应的表。

各个表可以包括许多个数据点，例如数千个数据点，结果能完全控制拟形成的弹簧。为了简化这种表的建立和修正，可以用计算机扩展卡来形成这种表。这还能在此种表下载到逻辑控制器之前观察到上述轴相互相对运动的图象表示。应用扩展卡能在所需的弹簧轮廓上的完全的灵活性，例如在用于开发目的时。但是对于已确立的弹簧设计，则只需输入所需的螺距和直径。

任何其他的弹簧参数，例如匝数或直径的修正值，都可以直接通过控制板输入。这样就能提高改换能力并能简便地校正钢丝性质的变化等。

在各个弹簧已形成后，供料辊轴的伺服马达最好彻底停转而得以由例如气动切刀切断钢丝。这同传统的盘卷机不同，其中由于系统的惯性，在通过使这对辊在继续转动时相互分开来中止钢丝的运动。这就需要有较多的运动部件，因而容易出现机械故障。

本发明的设备与常规的盘卷装置相比能实现较高的生产速度。在生产较长的弹簧时，这种较高的速度则会在此弹簧形成过程中造成其不稳定而导致停车故障。通过抑制弹簧的过量振动便可减缓或是消除此问题。为此可在盘卷单元的出口处设置磁性装置。此磁性装置在弹簧离开盘卷单元时与之啮合，这样便阻尼了弹簧的振动而能生产生出较大长度的弹簧。由此就能制造出较大深度的套装弹簧组件，以使装配着这种组件的褥垫等能给用户以更好的舒适感。在盘卷装置出口处设置这种磁性阻尼装置据信是新颖的而能代表本发明的又一个方面。

上述磁性装置最好包括一或多个电磁铁，且此弹簧最好在送往封装段时从磁性装置上用机械方式牵拉。

本发明能够生产较长的弹簧，因而能生产出较以前为深的套装弹簧组件。因此，根据本发明的另一个方面，提供了深度20cm或更深的套装弹簧组件。这种套的深度在某些应用中可达30cm或更深，典型的深度约21cm、24cm与25cm。由于在这种弹簧组件内的弹簧是在某种压缩态下约束在套中，在非压缩态时的此弹簧本身的长度就会略大于套长。例如用于21cm深度套中的弹簧可以具有约25cm的非压缩深度。

所述可编程控制装置最好也能可操作地与封装段连接，特别是控制通过此封装段材料的运动。最好另有伺服马达来控制材料的运动，此马达的增量对应于所需的套宽，于是可以自动地调节套宽来适应弹簧的直径。

将这种螺簧转送到封装单元并将其插在材料片之间的装置可以是一般的常规型的。此螺簧最好装载到一转轮的相续的径向臂上。螺簧最好在其运送到封装段的过程中用机械方式压缩，使之在插到材料片之间时基本上受到完全压缩。尤为最好的方式是将受压缩的弹簧送到一往复运动的盒，在其内它被送到封装段。

用来形成套的材料可以具有任何适当的形式。例如这种材料可以是非织造的或织造的织物。这种织物的袋可以由任何适当方法形成。这类方法包括缝合，但最好通过将材料片热焊合来形成。为此，所述材料最好是热塑性织物，特别是非织造热塑性材料。合适的一种材料是非织造聚丙烯。最好，这两材料片是由折叠一片其宽度近似套的所需深度2倍的材料形成。在这种情形下，各个套界定在两条横向焊缝和一条纵向焊缝之间，这条纵向焊缝接近螺簧插入时经过的套的开口端。

可以用任何适当来焊合这两片材料，但最好是用超声焊合。焊接最好是间断式的而不是连续式的，因而最好是用取适当形式例如具有齿形下边缘的超声焊接角状件来形成。

尤为最好的是，各个横向焊接是由几个而更好是由一对齿形焊接角状件形成，特别是用多个并排设置且将它们的下边缘作共线排列的焊接角状件来形成。这样的布置形式相信是新颖的，作为利用这种装置形式的方法来生产套装螺簧便表示出本发明的又一方面。此方法能生产出深得多的套装螺簧，同时能保持备件的通用性等。此外，即使由于未对准的螺簧导致焊接角状件发生某种磨损，这也将限于两个角状件的相邻端，只需及时地转过180°就不必重新研磨它们。

随着螺簧引入封装段，横向焊缝的形成部位需与螺簧的中心分开一定的间距，它等于套宽的整数加半个套宽。由于套宽可以改变以适合不同类型的螺簧，焊缝的位置也最好可以调节来满足这种要求。这样，最好设有装置以相对于螺簧插入封装单元内的地点来改变横向焊接装置的位置。一般地说，如果焊缝是形成在套宽(n+0.5)倍(n为整数)的距离处，则此焊接装置的位置应在(n+0.5)乘所形成的最小与最大套宽间的差的范围内调节。例如，套宽在8～10cm变化而焊缝形成在距螺簧封装点2.5个套宽处时，则焊接装置需在至少5cm的范围内可移动。

此焊接装置可在适当的导轨上安装成可滑动的形式并可以由适当的齿轮齿条传动装置等驱动。焊接装置的所需位置可由控制装置自动地计算而此焊接装置的位置可以自动地改变，或者此所需位置可加以显示而由手动对焊接装置定位。

由焊接角状件将材料压靠在其上的固定砧最好有表面涂层，为焊接角状件用作缓冲垫作用，以形成较一致的焊缝并能与其他情形相比可采用较轻量的织物。同样，这样的装置相信是新颖的而代表着本发明的又一个方面。这种表面涂层最好是施加于砧面上的带。这种带最好是聚四氟乙烯(PTFE)带。

所述的套最好由平行织物行进方向设置的焊接角状件所形成的纵向焊接来完成。

所述材料最好由辊拉过封装段。材料最好通过一对水平设备的辊之间，其中一个辊由控制装置控制的伺服马达驱动。这对辊最好位于焊接装置的下游，且最好有上胶的表面以改进辊与织物的啮合。

此设备的处于焊接角状件下游的其他部件可以是一般的常规部件。这些部件可以包括这样的蜗轮，它沿横切完工的套的行进方向转动并用在螺簧于套内扩展开时使其定向。

下面参考附图只用作举例方式来描述本发明，附图中：

图1是本发明的设备的盘卷单元成形部的示意图；

图2概示此设备的盘卷单元与弹簧输送组件的成形部；

图3是沿图2中线Ⅲ的局部视图；

图4是此设备的封装段成形部的示意图；

图5是前示图，概示图4封装段的横向超声焊接装置成形部；

图6是套装螺簧组件的局部透视图。

首先参看图1，其中概示了本发明设备的盘卷单元，它包括三个部件以确定由常规装置送入盘卷单元内的钢丝1所生产出的螺簧形式。这三个部件是一对送料辊2与3、盘卷指状件4以及所谓的扩展件5。送料辊2、3确定钢丝送向指状件4与扩展件5内所沿的轴线，这是指状件4与扩展件5的取向轴线(副轴线)可相对于它调整的主轴线。指状件4与扩展件5的取向受到由可编程逻辑控制器(PLC)8所控制的伺服马达6.7的支配。此PLC8则又连接到计算机控制板9上。控制板9与PLC8的连接可以只是在某些时间例如用于将数据下载到PLC8上或是进行PLC8的监控作业时才成为必须的。在其他的时间，例如正常作业中，这种连接可以是不必要的。

图2示明输送机构，它将盘卷单元(图2中的标号2概示)中生产出的螺簧送至以下所述的封装段。此输送机构包括反时针走向转动的带有8根径向延伸臂12的轮11。轮11的转动与盘卷单元10的操作同步，以使盘卷单元10中生产出的螺簧20在臂12从盘卷单元10通过出口时自动地送到臂12上。

随着轮11的进一步转动，载有螺簧20的臂12沿一对加压板13、14中的纵向槽通过，这对加压板间的空隙渐次缩小而压缩弹簧20。加压板13、14的终端部平行和水平地设置而构成一输出溜槽，可由此将压缩弹簧20输送至按双箭头示向作往复运动的盒15中。盒15将螺簧20输送到封装单元，特别是两对非织造织物25的折叠片之间的空隙中(如虚线所示)。当盒15位于这两对织物25之间时，使气动的杆16升高且通过下边的一叶和盒15底部中的槽而与弹簧20结合。杆16在盒15从织物25撤出时使螺簧20保持在位。

用一对安装于上加压板13最上部在纵向槽28的每一边，下行到此加压板13的中心的磁铁27，(参看图3)防止螺簧20从盘卷单元10中出来而装载到臂12上时过份振荡。磁铁27在各个螺簧20离开盘卷单元10时将其保持到为轮11的相应臂12将其带走时。

图4示明了封装单元40，它的操作轴线设置成与盘卷单元10的操作轴线垂直。织物材料片25用常规的装置(未图示)折叠，并按图4所示从右到左依递增步骤送过封装单元40。料片25首先通过一对导辊41之间。然后由固定的导向件(未图示)将料片25的两叶充分地分开，以使螺簧如上述插入其间。再将料片25前送一个增量，让下一螺簧20能从轮11的下一个臂12输送入料片25两叶间的空隙内。

螺簧20由盖板42保持于压缩状态下，此盖板42与封装单元40的基座一起确定出输送封装好的螺簧20的通道。

在片料25递增地行进后，料片25的两叶便由以下较全面说明的第一往复运动焊接角状件装置43所形成的横向焊缝结合到一起。另一焊接角状件44则形成了使螺簧20完成封装的纵向焊缝。

第二盖板45从第一焊接角状件装置43所在压延伸出，通过该另一焊接角状件44，还通过作用到已折合的料片25上的底侧而递增地将料片25拉过封装单元40的驱动辊装置46、47。驱动辊装置46、47包括作用于料片25底侧的从动辊46和在气动加压下与料片25上表面啮合的第二辊47。这两个辊46、47都有上胶的面，上部辊47的上胶面作了部分切除以适应第二盖板45。

当已封装的螺簧20从第二盖板45和封装单元40的底座间的通道出来后，它们便扩展并通过转动的蜗轮48而转动至所需的取向，在此中螺簧的轴线与套横切。成品具有封闭在非织造织物形成的套中的一串弹簧的形式，这些套在界定出套的边界的焊缝上连接。

第一焊接装置43和另一焊接角状件44两者的运动在PLC8的控制下仍由与驱动辊装置46、47的递增启动同步。

如图5所示，第一焊接装置43包括一对并列设置的超声焊接角状件51、52。这两个角状件于垂直轴线上往复运动，并在它们行程中的最低点将织物片25压到相应的一对砧子53、54上。折合的织物片25以及插于织物片25两叶间的螺簧20当角状件51,52抬高时，便在两个砧子53、54与角状件51、52之间行进。

通过采用两个焊接角状件51、52，就能比只用一个焊接件焊接更大的长度，因而可以形成包含较长螺簧的较深的套。

各个角状件的下边缘呈齿形。在料片25的每次递增行程后，角状件51、52便降低而将片料25的两叶压合到一起，并经焊接将这两叶结合。由于各角状件51、52下边缘的齿形，此焊缝成为间断的而非连续的直线。业已发现，这能给完工的成品的套装螺簧串以较大的括张强度。

各砧子53、54的上表面载有一层聚四氟乙烯带55、56，这样能缓冲焊接角状件51、52与织物25的接触，形成较一致的焊缝，与其他情形相比能应用较轻量的织物。

最后参看图6，套装弹簧组件60包括成串的套装弹簧，例如从封装单元40出来，并排设置且连接到一起形成大致的矩形组件。这些弹簧串可以用任何适当的方式如胶合、缝合或机械连接件坚固到一起。此组件60的深度d可以显著地大于传统的套装弹簧组件的深度。

Claims (40)

1．生产套装螺簧的设备，此设备包括：

一盘卷段，在此盘卷段内由送入其中的钢丝形成一螺簧，且包括盘卷件，此盘卷件的位置和/或定向确定所述螺簧的形式；

一封装段，在此将此螺簧插入相邻接的材料片之间并将此材料片结合在一起形成封装此螺簧的套。

其中所述设备还包括可编程控制装置，它与上述盘卷件作可操作的连接以控制其位置和/或取向。

2．权利要求1所述的设备，其中所述可编程控制装置包括可编程逻辑控制器，借此可以实现所述盘卷段的计算机数值控制。

3．权利要求2所述的设备，其中所述逻辑控程器起动驱动装置，借此可以改变所述盘卷件的位置和/或定向。

4．权利要求3所述的设备，其中所述驱动装置包括三个马达，一个用于钢丝供料辊，一个用于控此螺簧直径的一盘卷件，一个用于控制螺簧螺距的一盘卷件。

5．上述任一项权利要求所述的设备，其中所述控制装置存储有数据组成数据表，它们确定了所述盘卷件轴线相对于供料辊轴线的位置的位置。

6．上述任一项权利要求所述的设备，其中在所述盘卷段的出口处安装着一或多个电磁铁，所述一或多个电磁铁与离开盘卷单元的各螺簧啮合，所述螺簧在其运送到封装段时即从此一或多个电磁铁上经机械方式拉离。

7．上述任一项权利要求所述的设备，其中所述可编程控制装置还与所述封装段可控制地连接，以控制材料通过封装段的运动。

8．权利要求7所述的设备，其中与所述可编程控制装置作可操作连接的伺服马达控制着材料通过该封装段的运动，使此材料对应于所需套宽递增地推进。

9．上述任一项权利要求所述的设备，其中所述将螺簧运送到封装单元并插入材料片间的装置包括：

一带径向延伸臂的转轮，相继形成的螺簧由所述轮的相续的臂啮合；

在螺簧于所述转轮的臂上输送到封装段的过程中用来对螺簧加压的装置；和

一往复运动盒，由所述转轮将已压缩的螺簧送入其中并且在其内将压缩的弹簧运送到封装段。

10．上述任一项权利要求所述的设备，此设备还包括将材料片结合在一起以形成套的超声焊接装置。

11．权利要求10所述的设备，其中所述超声焊接装置包括平行于材料片纵轴线设置的纵向焊接装置和横切此轴线设置的横向焊接装置。

12．权利要求10或11所述的设备，其中所述超声焊接装置包括带齿状下边缘的超声焊接角状件。

13．权利要求11所述的设备，其中所述横向焊接装置包括一对共线设置的焊接角状件。

14．权利要求12或13所述的设备，其中设置有用来在所述材料片的纵轴线上改变横向焊接装置位置的装置。

15．权利要求10或13所述的设备，其中所述超声焊接装置包括超声焊接角状件，这些角状件中的至少一个作用到一固定砧子上，该砧子设置有能用作所述焊接角状件的缓冲垫的表面涂层。

16．权利要求15所述的设备，其中所述表面涂层包括施加在此砧子表面上的带。

17．权利要求16所述的设备，其中所述带为聚四氟乙烯带。

18．上述任一项权利要求所述的设备，其中所述材料片是由一对水平设置的辊牵引通过前述封装段，这对辊之一是由前述可编程控制装置控制的伺服马达驱动。

19．权利要求18所述的设备，其中所述的辊具有上胶的表面。

20．上述任一项权利要求所述的设备，其中所述封装段包括用来将材料片递增地牵引通过封装段的输送装置和用来将材料片焊接到一起的焊接装置，而此输送装置与焊接装置则由前述可编程控制装置控制。

21．生产套装螺簧的方法，此方法包括下述步骤：

a)设定上述任一项权利要求所述设备的盘卷段中盘卷件的位置和/或取向；

b)供应钢丝通过盘卷段以形成一螺簧；

c)从此钢丝上分离所述螺簧；

d)压缩此螺簧；

e)将此螺簧插入邻接的材料片之间；

f)将此材料片结合在一起以封装所述螺簧。

22．权利要求21所述的方法，其中所述盘卷件的位置和/或取向是根据所述可编程控制装置中所存储的数据组设定的。

23．权利要求21或22所述的方法，其中所述盘卷件的位置和/或取向是由在上述可编程控制装置控制下操作的伺服马达设定。

24．根据权利要求21至23任一项的方法所生产的套装螺簧组件。

25．生产套装螺簧的设备，此设备包括：

一盘卷段，在其内由送入其中的钢丝来形成一螺簧，此盘卷段具有盘卷件，盘卷件的位置和/或取向确定所述螺簧的形式；

一封装段，在其内使上述螺簧插入邻接的材料片之间并将此材料片结合在一起以形成一封装此螺簧的套；

其中所述封装段包括平行于所述材料片纵轴线设置的至少一个超声焊接角状件，和多个共线设置并横切上述材料片纵轴线的横向焊接角状件。

26．权利要求25所述的设备，其中设置有用来在所述材料片的纵轴线上改变横向焊接角状件的位置的装置。

27．权利要求25或26所述的设备，其中所述超声焊接角状件的至少一个作用到一固定的砧子上，该砧子设有用作所述焊接角状件的缓冲垫的表面涂层。

28．权利要求27所述的设备，其中所述表面涂层包括施加到上述砧子表面上的带。

29．权利要求28所述的设备，其中所述的带是聚四氟乙烯带。

30．生产套装螺簧的方法，此方法包括：将一压缩的螺簧插装于邻接的材料片之间，用设置成平行和横切所述材料片纵轴线的超声焊接装置将所述材料片结合到一起而使此螺簧封装在其间，其中横切所述材料片纵轴线的超声焊接是由多个以其下边缘作共线排列的焊接角状件形成。

31．权利要求30所述的方法，其中所述焊接角状件的下边缘是齿形的。

32．根据权利要求30或31的方法生产出的套装螺簧组件。

33．生产套装螺簧的设备，此设备包括：

一盘卷段，在其内由送入其中的钢丝来形成一螺簧，此盘卷段具有盘卷件，盘卷件的位置和/或取向确定所述螺簧的形式；

一封装段，在此使上述螺簧插入邻接的材料片之间并将此材料片结合在一起以形成一封装此螺簧的套；

其中所述封装段包括至少一个超声焊接角状件，它作用到一固定砧子上，该砧子设置有用作所述焊接角状件的缓冲垫的表面涂层。

34．权利要求33所述的设备，其中所述表面涂层包括施加到上述砧子表面上的带。

35．权利要求34所述的设备，其中所述的带是聚四氟乙烯带。

36．权利要求33或35所述的设备，其中包括至少一个与所述材料片纵轴线平行设置的超声焊接角状件和一对共线且横切上述材料片纵轴线设置的焊接角状件。

37．生产套装螺簧的设备，此设备包括：

一盘卷段，在其内由送入其中的钢丝来形成螺簧，此盘卷段具有盘卷件，盘卷件的位置和/或取向确定所述螺簧的形式；

一封装段，在此使上述螺簧插入邻接的材料片之间并将此材料片结合在一起以形成一封装此螺簧的套；

其中于所述盘卷段出口处设置有磁性装置，此磁性装置与所述螺簧啮合以减缓其震荡。

38．权利要求37所述的设备，其中所述磁性装置包括一或多个电磁铁。

39．权利要求37或38所述的设备，其中所述螺簧在其从盘卷段输送到封装段时是由机械方法将其拉离前述磁铁装置。

40．深度等于或大于20cm的套装螺簧组件。

Images