CN1476360A - 螺管和用于带有非传统终端旋圈的螺管的螺管头部成形模具 - Google Patents

Abstract

一种用于自动制造用于床垫和柔软支承结构的内弹簧组件(1)的机器，包括螺管成形装置(201、202)和传送机系统(301、302)，其螺管成形装置构造成生产大致螺旋形的弹簧螺管(2)，该螺管具有延伸超出螺管的端部的终端旋圈(26)，而传送机系统具有多个刮板(308)，其连接到链条(315)上并由移位驱动器(320)驱动，该移位驱动器将所形成的螺管传送到内弹簧组件(500)。在卷绕机上的螺管成形模块(208)具有空腔(218)，在该空腔内形成螺管的终端旋圈，并且螺管在该空腔由深入该空腔内的切削工具(212)切断。在螺管成形机的螺管头部形成站(230、240)处的螺管头部成形模具(2000)也具有空腔(2010)，用于容纳螺管的终端旋圈，并具有凸缘(2007、2008)，该凸缘围绕该空腔，并为冲头(232)提供冲压组，该冲头靠近模具中的终端旋圈形成螺管头部。

Description

螺管和用于带有非传统终端旋圈的 螺管的螺管头部成形模具

技术领域

一般来说，本发明涉及成形的钢丝结构，更具体地说，涉及自动制造和装配钢丝形结构(例如螺管和弹簧)和具有一组互相连接的钢丝弹簧或螺管的内部弹簧组件的机械。

背景技术

床垫、家具、座和其他弹性结构的内部弹簧组件是通过首先用手将螺管或弹簧排列成矩阵，并用束紧或连接钢丝将它们互相连接起来来组装。根据内部弹簧的设计，螺管沿着轴向长度在各个点处连接。自动形成螺管的机器与将螺管输送至装配点各种输送工具相配合。例如，美国专利3386561号和4413659号说明了将弹簧从自动弹簧形成机输送至弹簧芯装配机的装置。弹簧或螺管成形机部件被构造成生产特定的螺管结构。螺管是由钢丝坯料制造，该钢丝坯料穿过一个模具，并被凸轮控制的成形导向装置弯曲或卷绕成设计的半径。在用这种方法形成螺旋形螺管以后，螺管的头部或端部的圈用冲压模具二次成形。大多数螺管结构在每一端部都以一个平面上的一个或多个圈终结。这简化了螺管的自动操纵，例如输送至装配机和通过装配机。先前技术的螺管成形机不能或不容易适应另外结构的螺管，如不终止于一个平面内的螺管。

从成形机至装配机的螺管同步输送总是出问题。即使在传送机上有一个螺管不对准，则自动生产也会中断。传送机的驱动机构必需与螺管成形机和从传送机拾起整排螺管并将其送至内部弹簧装配机中的传送机完全同步。

先前技术机器的弹簧芯组装部件一般只为适合一种特定形式的弹簧或螺管而建造。螺管夹持在机器内，且螺管的底部或顶部配装在模具中，或由夹紧爪夹紧，并用螺旋形钢丝或紧固环连接或束缚在一起。这种方法只限于应用在可以装在模具上和螺旋形束紧与扣击垫块(knuckling shoes)之内的特定结构的螺管。这种机器不适用于不同设计的螺管，特别是不适用于终端的旋圈超出螺管底部或末端的螺管。另外，由于对于每个螺管的顶部和底部需要两组具有多个快速移动的小零件和连杆的夹紧爪，使这些类型的机器容易产生误动作。

发明内容

本发明通过提供一种新型的用于由钢丝坯料完全自动地制造成形的钢丝内弹簧组件的机械来克服了先前技术的这些和其他缺点，根据本发明的一个具体方面，提供了一种用于形成螺管的螺管成形装置，该螺管具有一个基本上螺旋形的螺管主体，一个非螺旋形的螺管头部，和一般比螺管主体小的一个终端旋圈。该螺管成形装置具有：将钢丝坯料送入螺管成形模块中的钢丝送进机构，该螺管成形模块具有一个其中形成螺管的终端旋圈的空腔；一个螺管半径形成轮，钢丝坯料抵靠在该轮上，形成该螺管主体的基本的螺旋形状；一个螺旋形导向销，它与钢丝坯料接触、并可相对于成形模块运动，以形成该螺管主体的基本螺旋形形状；一个钢丝切削工具，用于在螺管成形模块的空腔内切断钢丝坯料；一个用于将螺管从螺管成形模块转移至螺管头部成形站的星形轮(geneva)；该螺管头部成形站具有一个螺管头部成形模具，该螺管头成形模具具有容纳螺管的终端旋圈的一个空腔，和靠近该空腔的凸缘，螺管主体的末端圈由星形轮围绕该凸缘定位；以及至少一个冲头，该冲头相对螺管头部成形模具的凸缘冲击该螺管主体的末端圈，以在螺管主体和终端旋圈之间形成螺管头部。

根据本发明的另一个方面，提供了一种与螺管成形机一起使用的螺管头部成形模具，它用于在螺管主体的末端圈上形成螺管头部，该螺管具有与螺管主体邻近的终端旋圈，该螺管头部是由螺管成形机的一个或多个冲头的工作而形成，该螺管成形机在螺管的末端圈和螺管的终端旋圈与螺管头部成形模具接合时，相对该模具冲击螺管的末端圈的一部分而形成；该螺管头部成形模具具有一个容纳螺管的终端旋圈的空腔，和构造成与冲击螺管的末端圈以形成螺管头部的冲头相对的一部分。

根据本发明的再一方面，提供了一种生产内弹簧组件的自动内弹簧装配系统。该内弹簧组件具有多个互连成阵列的钢丝形式的螺管，该自动内弹簧装配系统具有至少一个螺管成形装置，一个螺管传送机，一个螺管转移机和一个内弹簧装配机，其中螺管成形装置将钢丝坯料形成为可在内弹簧组件中装配的单个螺管，并将单个螺管输送至螺管传送机。螺管传送机与螺管成形装置相关联，并用于从螺管成形装置接收螺管且将螺管输送至螺管转移机，螺管转移机可将螺管从螺管传送机上取下，并将螺管送至内弹簧装配机，内弹簧装配机接收并接合多个排成一排的螺管，以将接收的一排螺管与先前接收的一排螺管平行且紧密相邻地定位，以将二个相邻排的螺管牢固压缩在固定位置，用紧固装置互连相邻排的螺管，并将互连的成排螺管送出装配机外面，且接收并接合下一排螺管。重复该过程直至形成整个内弹簧组件。

下面参照附图来详细地说明本发明的这些和其他一些方面。

附图说明

附图中：

图1为用于自动制造本发明的成形钢丝内弹簧组件的机器的平面图；

图2为本发明的螺管成形机的正视图；

图3A为本发明的输送装置的透视图；

图3B为图3A所示输送装置的透视图；

图3C为图3A所示输送装置的横截面图；

图3D为图3D所示输送装置的截面图；

图3E为图3C所示输送装置的截面图；

图4A为与用于自动制造本发明的成形的钢丝内弹簧组件的机器一起使用的螺管转移机的侧视图；

图4B为图4A所示螺管转移机的侧视图；

图5为本发明的内弹簧装配机的透视图；

图6A为图5所示的内弹簧装配机的正视图；

图6B为固定在内弹簧装配机上的扣击模具(knuckler die)的透视图；

图7A～7I为在图5所示的内弹簧装配机内布置并移动的螺管，安放螺管的模具，和模具支承件的示意图；

图8A和8B为与钢丝螺管接合的本发明的螺管头部成形模具的横截面图和俯视图；

图9A和9B为图5所示的内弹簧装配机的端视图；

图10A为图5所示的内弹簧装配机的端视图；

图10B为图5所示的内弹簧装配机的移位(indexing)子组件的孤立透视图；

图11为图5所示的内弹簧装配机的夹紧子组件的孤立正视图；

图12为可由本发明的机器生产的内弹簧组件的部分平面图；

图13为图12所示的内弹簧组件的部分正视图；

图14A为图12所示的内弹簧组件的螺管的轮廓图；

图14B为图12所示的内弹簧组件的螺管的端视图；

图15A～15D为本发明的带式螺管输送系统的横截面图；

图16为本发明的螺管输送系统的链条卷绕机型式的俯视图；

图17A～17G为本发明的另一螺管连接机构的正视图；

图18A～18G为本发明的另一螺管连接机构的正视图；

图19A～19G为本发明的另一螺管连接机构的正视图；

图20为本发明的螺管成形机的螺管成形站的局部正视图；

图21为本发明的螺管成形机的螺管成形站的透视图；

图22和23为本发明的螺管头部成形模具的透视图；以及

图24和25为本发明的螺管头部成形模具的平面图和正视图。

具体实施方式

所述的机器和方法可用于生产总地如图12和13所示的包括床垫、或家具或座的内弹簧组件的内弹簧组件1。内弹簧组件1包括多个成阵列，如正交阵列的弹簧或螺管2，且螺管的轴线一般互相平行，而其端部3一般共面，限定了内弹簧组件1的弹性支承表面。螺管2例如由在各排螺管之间穿过并缠绕或束紧在相邻螺管的切向或重叠部分周围的、基本上为螺旋形的束紧钢丝4“束紧”或钢丝连接在一起而成为阵列，如图13所示。在本发明范围内，可以使用其他的螺管固定装置。

由该机器的螺管成形部件所形成的螺管可以为用钢丝坯料形成的任何结构或形状。一般，内弹簧螺管具有基本上为螺旋形结构的一个细长的螺管主体，其在端部以一个平面上的一个或多个钢丝圈终结，这些钢丝图形成承载头部。当然，其他没有示出的螺管形式和内弹簧组件也可用所述的机器生产，并且也在本发明的范围内。

下面参照图14A和14B所示的带有特定类型的螺管2的特殊的床垫内弹簧来说明该机器和方法。这种类型的螺管例子在美国专利5013088中作描述并要求保护。螺管2具有基本上螺旋形的细长的螺管主体21，其在每一端部以头部22终结。每一个头部22包括第一分支23、第二分支24和第三分支25。基本上为螺旋形的终端旋圈26从第三分支25沿轴向延伸超过头部。在通向或过渡到螺管头部22的螺旋形主体21的一部分内形成一个力响应倾斜臂(force responsive gradient arm)27。

如图14B所示，第一分支23可以包括一个冠部28，它使该分支在横向离开螺管的纵轴线的距离稍大些定位。第二和第三分支24和25也向外偏离螺管的纵轴线。如图13所示，每一个螺管的第一和第三分支23和25与相邻的螺管的分支重叠，并用螺旋形的束紧钢丝4束紧在一起；而终端旋圈26则延伸超出螺管头部分支的束紧连接点(以上和以下)。

图1示出本发明的自动内弹簧制造系统100的主要部件。螺管钢丝坯料110从卷轴200送至一个或多个螺管成形机201、202上，这些成形机生产如图14A，14B所示的螺管，或任何其他形式的基本上的螺旋形的螺管或其他不同的钢丝形式的结构。螺管2装载在一个或多个螺管传送机301，302上，传送机将螺管输送至螺管转移机400上。螺管转移机400将多个螺管装入内弹簧装配机500中，该装配机则通过与例如由通过螺旋形钢丝成形机和送进器561(也称为螺管互连装置)送入的束紧钢丝坯料510形成的螺旋形钢丝连接而自动将螺管装配成所述的内弹簧阵列。

现在来单个地说明系统100的主要部件中的每一个部件，然后说明系统的工作和所形成的钢丝形式结构的内弹簧组件。虽然是针对特定的内弹簧的自动形成和装配来说明的，但可以使用本发明的各种组件来生产任何形式的钢丝成形结构。

螺管的形成

螺管成形机201、202例如可以为已知的钢丝成形机或卷绕机，例如瑞士Spuhl AG of st.Gallen公司制造的Spuhl LFK卷绕机。如图2示意性地所示，螺管成形机201，202将钢丝坯料110通过一系列辊子和钢丝成形器送进，将钢丝弯曲成所设计的螺管形状。螺管的螺旋形部分的曲率半径由与凸轮从动件臂204滚动接触的凸轮(没有示出)的形状确定。通过送料辊206将螺管钢丝坯料110送至卷绕机，而将钢丝坯料110送入成形模块或模具208中。随着钢丝通过导向孔或模具208中的出口点2081前进，钢丝与固定在凸轮从动件臂204末端的一个螺管半径形成轮210接触。成形轮210相对于成形块208朝向和远离钢丝坯料110的供给线移动一个距离，该距离由臂204所跟随的凸轮的转动来限定。以这种方式，随着钢丝抵靠成形轮从成形块露出，形成了螺管的螺旋线的曲率半径。

在通过成形轮210后，螺旋由沿着大致线性路径移动的螺旋形导向销214在钢丝坯料内形成，该线性路径大致垂直于成形块208中的钢丝坯料导向孔2081，以便钢丝沿着螺旋形路径离开成形轮210前进。在足够量的钢丝穿过成形块208，通过星形轮210和螺旋形导向销214，形成一个完整的螺管后，切削工具212前进而抵靠成形块208，将螺管从钢丝坯料上切下。如下面所述，星形轮220使切断下来的螺管前进至随后的成形和处理站。

如图14B所示，在螺旋形螺管主体上，螺管2具有几个不同的曲率半径。特别是，终端旋圈26的半径或整个直径比主螺管主体21的半径或整个直径小得多。另外，钢丝的终端必须正好在终端旋圈26的端部切断。这种特定的螺管结构对于必需专门设计以便能容纳终端旋圈26的成形块208来说提出一个问题，使得较大直径的螺管主体能在成形块上前进，并使切削工具212能在终端旋圈的正好端部切断钢丝。

如图2和图20及图21所示，本发明的成形块208包括一个尺寸可容纳螺管终端旋圈的空腔218。切削工具212接近成形块208中的该空腔218定位，以便在空腔218内的终端旋圈处切断钢丝。一般，空腔218的内壁沿着内表面2181为弧形，当钢丝110由成形轮210径向成形时钢丝110抵靠在该内表面2181上。在表面2181内优选作出一个螺旋形槽，以便进一步导引终端旋圈的螺旋形式和螺管主体。螺旋形导向销214是凸轮控制的，以远离成形块和空腔218运动，由此形成终端旋圈26和螺管主体2的不同的螺旋形部分。如图20所示，为了在空腔218内在最后的终端旋圈26处形成螺管钢丝的终端，要求切削工具212伸入空腔218中，以相对于空腔218内和/或从空腔218突出安装的相对切削刀刃2121切断钢丝。

再参见图2，例如带有6个星形轮臂222的星形轮220可转动地安装在卷绕机前端附近。每一个星形轮臂222支承一个夹钳，当螺管从成形块208处连续送进的钢丝上切下时，该夹钳夹持螺管。星形轮可回转移位，使每一个螺管从卷绕机导向块前进至第一螺管头部成形站230。气动操纵的冲压工具232围绕第一螺管头部成形站230安装成径向排列，以通过相对模具冲击钢丝，形成螺管分支23～25，力响应倾斜臂27，或螺管主体端部处的螺管头部或螺旋形圈的任何其他轮廓或弯曲。星形轮然后使螺管前进至位于螺管相对端的第二螺管头部成形站240，该站同样通过冲压工具232和相应的模具形成螺管头部。

为了制造图12～14所示形式的螺管2，在每一个螺管头部成形站230，240上使用一个专门的螺管头部成形模具2000。如图22～25单独所示，螺管头部成形模具2000具有互锁的半部2001，2002，当配合时，形成具有后壁2004和特殊轮廓的侧面部分2005和2006的联合模具体2003。侧壁部分2005和2006从后壁2004突出形成在模具体2003内的空腔2010。空腔2010构造成容纳螺管的终端旋圈26。从侧壁部分2005，2006向外伸出的是凸缘2007和2008。凸缘2007，2008的侧壁2009根据要形成的螺管头部22的形状构造，使得当螺管主体21的第一圈围绕凸缘2007，2008的周边定位(且终端旋圈26在模具空腔2010内定位)时，螺管头部成形站230，240上的冲压工具232相对凸缘2007，2008的侧壁2009冲击钢丝，形成例如带有图14B所示的分支部分23、24、25的凸缘2007，2008的外周边形状的螺管头部22。模具空腔2010和螺管头部成形凸缘2007，2008的结合可以生产各种螺管结构，包括终端直径不同(即终端旋圈比螺管主体小)的任何螺管和任何与可在冲压过程中形成的终端旋圈连接的螺管头部。在螺管头部成形站，利用紧固件，如穿过后壁2004上的紧固件孔2011的螺钉，将模具2000安装在卷绕机的安装板上。利用这种结构，不同的螺管头部成形模具2000可以选择性地与螺管成形机器安装，以为顾客制造不同的螺管。利用不同的螺管成形模具和螺管头部成形模具，可以改变包括终端旋圈或螺管头部在内的设计。

随着星形轮臂222将螺管2从螺管成形模块208向前送至第一螺管头部成形站230，终端旋圈26位于空腔2010内。如图22所示，靠近终端旋圈26的螺旋形螺管主体21的较大半径的圈21t在凸缘2007、2008上或围绕凸缘2007、2008定位。根据凸缘2007、2008侧壁2009的相对位置，冲压模具232定位成相对凸缘2007，2008的侧壁2009冲击圈21t的钢丝，以形成螺管头部22的所述分支或轮廓或弯曲部分。如图22所示，圈21t的钢丝与侧壁2009的最外部分接触，并非常接近侧壁2009与侧面部分2005，2006的垂直表面的交点。

星形轮使螺管末端与模具2000接合，将终端旋圈26通过由凸缘2007，2008形成的开口2078插入模具空腔2010中，并通过将螺管的终端旋圈压在靠近头部成形站定位的压缩板2015(如图2所示)上，将螺管主体的末端圈围绕凸缘2007，2008的侧壁2009定位。包括终端旋圈26的螺管的末端在轴向被压缩至通过凸缘2007，2008的最外边缘的点，使得当被压缩的螺管被传送过挡板时，其伸长以使终端旋圈26快速进入(pop into)模具空腔2010中，并且螺管主体的第一圈21t围绕凸缘2007，2008接合，与凸缘2007，2008的侧壁2009密切配合。凸缘2007，2008的侧壁2009具有锥度，以便于螺管进入模具2000中并在形成螺管头部后退出。

然后，星形轮使螺管前进至回火站250，在该处电流通过螺管，使钢丝回火。如后面所述，星形轮的下一次前进将螺管插入至传送机301或302中，传送机将螺管带到螺管转移机上。如图1所示，可以同时使用一台或多台螺管成形机，来将螺管供应至内弹簧装配系统中。

螺管的输送

如图1所示，螺管2以单行的形式，由相应的类似的螺管传送机301，302从每一台螺管成形机201，202输送至螺管转移机400。虽然在内弹簧制造系统的上下文中描述为螺管，但可以理解本发明的输送系统可轻易用于并适用于其中需要输送任何类型的物体的任何类型的系统或设备。如图3A～3E所示，传送机301包括从星形轮220延伸至螺管转移机400的一个匣形梁303。每一根梁303包括由安装在侧壁307上的相对的板条306形成的上部和下部轨道304。在板条306之间可滑动地安装着多个刮板3。每个刮板308具有夹子310，该夹子310构造成当星形轮220将螺管装载在传送机上时可与螺管的一部分，如螺管的螺旋形体的两或多圈接合。又如图3C和3E所示，每一个刮板308具有一个本体309，该本体带有在板条306之间重叠并滑动的相对的平行凸缘311。支架312从每个刮板的本体309上悬垂。每个支架与主链条315的链环314的一对相邻销313连接，且在每个刮板之间具有另外的链环314。主链条315延伸梁303的长度，并安装在每根梁的每个末端的链轮316上。由此刮板308沿着主链条315均匀间隔开。

为了沿着轨道装置304使刮板308均匀间隔开地移动，在匣形梁303内安装一个移位器(indexer)320。移位器320包括两个平行的移位器链条321，它们跨在主链条315上，并骑在同轴的一对链轮322上。链轮322安装在轴324上。当主链条315拉紧时，以等距离间隔承载附件323的链条321等于刮板308的间隔。如图3A和3B的右侧所示，一旦主链条不再由移位器驱动，主链条松弛，并且刮板开始互相堆叠在一起。现在，刮板之间的间距不再由主链条上的附件之间的距离确定，而是由抵靠的刮板本体309的长度确定，这可使传送机在一个间距下装料，而在不同的间距下卸料。

传送机还带有一个制动机构。如图3D所示，制动机构包括一个线性致动器331，它带有由气缸330或等价装置驱动的头部332，以将侧向力加在位于致动器旁边的刮板上，将刮板紧压在轨道304的内侧上。通过控制气缸330中的空气压力，可以选择地控制刮板沿传送机所产生的制动作用程度和时间。

另一种方案为，如图3E所示，固定压缩率(rate)的弹簧334合并到轨道304中每个刮板从其通过并且对每个刮板施加一个恒定的制动力的水平凸缘内。弹簧的尺寸或压缩率可根据沿着传送机轨道在制动点上所希望的牵拉量来选择。

与每个螺管传送机相关的是图3A和图3B中以340表示的螺管矫直机。螺管矫直机340可使每个螺管在刮板夹子310内一致地定向，以便适当地与下述的螺管转移机接合。每一个矫直机340包括一个邻近梁303安装的气缸342。在从气缸342伸出的活塞杆346的远端上，安装着一个端部效应器344。气缸工作而将线性和旋转运动赋予活塞杆346和端部效应器344。在工作时，随着在刮板通过过程中螺管在矫直机340的前端定位，端部效应器344线性平移以与螺管显现的末端接合，并同时或随后使螺管在刮板夹子内转动至一个一致的预定位置。与刮板夹子接合的螺管主体的螺旋形式允许螺管可以容易地由矫直机转动或“拧入”夹子310中。因此，在矫直机的下游，传送机中的每一个螺管都可均匀地定位在刮板夹子内。

所述的螺管输送也可用某些另外的机构实现，这也是本发明的一部分。如图15A～15D所示，用于将螺管从螺管成形机输送至螺管转移站的另一装置为皮带系统，其总地以350标示。该皮带系统包括一个封闭的带挡板带(pocketed flap belt)352和一个相对的带354。如图15A所示，螺管2由星形轮定位成在带352和354之间轴向延伸。带挡板带352具有一个主要带353和沿着底部边缘附着在主要带353上的挡板355。如图15B所示，一个固定的开口楔356将挡板355远离主要带353展开，以便于螺管头部插入由挡板和主要带形成的腔中。可以使用自动插入工具将螺管头部推入该腔中。如图15C所示，矫直臂358构造成与螺管头部的一部分接合，并被驱动，以使螺管在该腔中的均匀定向。一旦插入该腔中并正确定向，压缩杆360将螺管夹持在相对于带的位置上，而挡板355的外表面则靠在该压缩杆上。为了卸去挡板上的压力以使螺管从该腔中取出，压缩杆360在螺管转移机将螺管从带上取下的区域上可运动。如以后所示，主要带353和相对的带354中的每一条带都固定在一个同步带362、一个挠性的塑料衬垫365和可以为钢或其他刚性材料制成的一个底板366上。这个结构使带具有必要的刚性，以牢固地将螺管夹持在带之间；并且还具有足够的挠性，使得可以安装在带轮上并由皮带轮驱动，并能在输送路径转弯。

图16示出可以与本发明的系统连接作为另一种螺管输送机构使用的几对弹簧卷绕机360。每个弹簧卷绕机360包括一条主要链条361和一个辅助链条362，这些链条由链轮364驱动，将螺管以普通速度从一个相应的螺管成形机向前送进至螺管转移站或装配机中，如下面所述那样。尺寸定位可牢固装在螺管终端旋圈内的螺管接合球366以相等的间隔沿着每条链条的长度安装。为了与星形轮送来的螺管接合，链条被正时，以与相对的球366对准。如图16的右端所示，当螺管接近螺管转移机时，可以有选择地控制每一个链条，来改变螺管的相对角度，为了将螺管夹持在几组链条之间，除了球366以外，或者代替球366，可以使用磁铁。

螺管的转移

如图1和图4A、图4B所示，每个传送机301，302将一排螺管定位成与螺管转移机400对准。螺管转移机包括一个框架402，它安装在轨道406上的辊子404上，以朝向和远离传送机301，302和内弹簧装配机500移动。带有夹钳412的线性一排臂410从传送机之一的刮板304上拾取一整排的螺管，并将该排螺管转移至内弹簧装配机上。在螺管转移机上的操作臂410的数目与要由装配机生产的一排内弹簧中的螺管数目相等。通过在416处示意性示出的驱动连杆的工作，与螺管转移机在轨道406上的直线移动结合，螺管转移机可将整排的螺管从传送机之一上(在位置A)提起，并将它们插入内弹簧装配机500中。这种螺管转移机在美国专利4413659中得以描述，这里引入该专利供参考。内弹簧装配机500如下所述接合由转移机送来的一排螺管。然后，螺管转移机400从另一个平行的传送机(301或302)上提起另一排螺管，并将它们插入内弹簧装配机中，与先前插入的一排螺管接合和连接。在从两个传送机上取下螺管以后，传送机前进，而使螺管转移机将另外的螺管转移至内弹簧装配机中。

内弹簧装配机

内弹簧装配机500的主要功能为：

(1)以平行排列抓住和放置至少两个相邻的平行排的螺管；

(2)通过将紧固装置，如螺旋形的束紧钢丝与相邻的螺管连接，将平行排的螺管连接在一起；以及

(3)使连接的各排螺管前进，以允许引入要与先前连接的各排螺管连接的另外一排螺管；并重复该过程，直至足够数目的螺管得以连接，形成一个完整的内弹簧组件为止。

如图5，6，9～10所示，内弹簧装配机500安装在一个台架502上，其高度适于与螺管转移机400连接。内弹簧装配机500包括上、下两个平行排的螺管容纳模具504A和504B，该模具容纳和夹持每个螺管的末端，同时螺管的轴线垂直，以便能够将紧固装置，如螺旋形钢丝插入或束紧在螺管之间，并且将连接的各排螺管移出内弹簧装配机。模具504并排连接到平行的上、下载体杆506A，506B上。该上、下载体杆可在装配机内垂直和水平(横向)移动。内弹簧装配机工作而使载体杆506运动，同时连接的模具504夹紧到在两个相邻的螺管排上，将螺管固定或束紧在一起，形成内弹簧组件，并将连接的各排螺管送至装配机外面，以接收和连接后续排的螺管。更具体地说，内弹簧装配机是按照图7A～7I所示的基本顺序工作的：

1)第一对上、下载体杆506A(带有连接的模具504A)垂直缩回，以便得一排螺管从螺管转移机上送入(图7A)；

2)第一对上、下载体杆506A垂直汇合在新插入的一排螺管上(图7C)；

3)借助于通过在相邻模具中的开口对准的紧固或束紧，将在上、下模具504之间夹紧的相邻的各排螺管连接起来(图7D)；

4)第二对上、下载体杆506B垂直缩回，以从模具中释放先前一排螺管(图7E)；

5)使上、下载体杆506A横向移动至先前由上、下载体杆506B占据的位置，将连接的各排螺管送至装配机外面(图7I)；以及

6)在与载体杆506A的移动方向相反的方向上，横向移动载体杆506B，与载体杆506A交换位置，以将模具定位而接收要插入的下一排螺管(图7I)。

在图7A中，螺管由螺管转移机沿指示的方向送至内弹簧装配机。安装在上、下载体杆506A上的上、下两排模具504A垂直缩回，以使螺管的整个未压缩的长度插入模具之间。先插入的一排螺管，在安装在横向靠近载体杆506A定位的上、下载体杆506B上的上、下模具504B之间被压缩(图7B)。上、下模具504A汇合在新送入的螺管末端上，以将该螺管压缩至与先前的模具504中的螺管相等的程度(图7C)。在水平方向相邻的载体杆506A和506B被支承杆550紧紧地夹持在一起(如图7D示意性表示那样)，而支承杆550由下述的夹紧机构致动。随着模具夹紧在一起，将通过在模具的抵靠的外侧壁上的对准的空腔505插入螺旋形的束紧钢丝4，可将在上、下相邻的模具504A和504B之间压缩的相邻各排螺管紧固在一起，其中模具中的每一个螺管的一部分通过该对准的空腔505(图7E)。束紧钢丝4在几个点处卷曲，以便将它固定在螺管上的位置处。当连接模具内相邻各排螺管时，夹钳550松开(图7F)，并且上、下模具504B垂直缩回(图7G)。然后，使上、下模具504A和504B横向移动或在所示的相反方向移位(图7I)或交换至横向交换位置，从而将一排连接的螺管送至内弹簧装配机外面，并定位空的模具504B，以用来与新送入的一排螺管接合。重复所述的循环，使足够数量的螺管互相连接，以形成一个内弹簧组件，该该组件从装配机送出至支承台面501上，如图1和图5所示那样。

如图8A和8B所示，一般，与螺管接合的模具504为矩形块，它具有向上延伸的有锥度的凸缘507，该凸缘507轮廓为围绕模具的外部导引螺管2的头部，以安放在模具的侧壁511的顶部表面509上。如图8A所示，螺管头部22的两个分支延伸超出模具的侧壁511，靠近开口505，螺旋形的束紧钢丝4被引导通过该开口505以互连相邻的螺管。在壁511内，在模具内部形成一个空腔513，在其中安装一个有锥度的导向销515。导向销515向上穿过空腔513的开口，并且其尺寸定为可插入配合在空腔513内的螺管的终端旋圈26中。因此，本发明的模具504可以容纳终端旋圈伸在螺管头部之外的螺管，并且可以在不是螺管终端的点上互连螺管。

现在继续参照图7A～7I，并再参照图9A，9B，图10和图11来说明内弹簧装配机在所述的垂直和横向路径中移动带有连接模具504的载体件506的力学。载体杆506(带有连接模具504)不是永久地与装配机的任何其他零件连接。因此，载体杆506可以由内弹簧装配机中的提升机和移位器机构在垂直和横向方向自由移动。根据位置的不同，载荷杆506和模具504由固定支承或可缩回支承来支承。如图9A和9B所示，最下端的载荷杆506B座落在由下部提升机杆632B支承的一个夹紧组件上。最上端的载荷杆506A由气动驱动销子512支承，该气动销子直接伸入杆侧壁的孔中，或通过与载荷杆的顶部连接的杆接片伸入该孔中，并与销子512对准。致动器514，例如气缸受控而使销子512相对于载荷杆伸缩。内弹簧装配机的螺管进入侧上的销子512又称为滞后支承。另外，在装配机相对一侧或出口侧上(装配好的内弹簧从该处输出)的销子512又称为超前支承。在装配机的出口侧上(图9A和9B的右端，图10A的左端)，下部载荷杆506B(处在比上部载荷杆506A低的位置)由固定支承510支承；而下部载荷杆506B则由超前支承销512支承。

如图10A所示，总地在600标示的链条驱动的提升机组件用于通过参照图7A～7I所述的顺序使上、下载荷杆506A和506B垂直缩回和汇合。提升机组件600包括安装在轴615上的上、下链轮610，和与链轮610啮合的上、下链条620。链条的相对端由杆625连接。上、下链条座块630A和630B与杆625垂直地向着装配机的中心延伸，并在杆625之间。下端的轴615与驱动电机(没有示出)连接，可使相应的链轮610转动一个有限的度数，该度数足以使链条座块630A和630B在相反方向垂直移动，以便在链轮转动时，链条座块汇合或分开。如图10A所示，当链轮610在顺时针方向被驱动时，链条座块630A向下运动，而链条座块630B向上运动，反之亦然。

链条座块630A和630B与基本上和载荷杆的全部长度平行的提升机的相应的上杆632A和下杆632B连接。当链轮610作所述局部回转时，提升机的上杆632A和下杆632B在垂直方向汇合和缩回。上部的超前和滞后支承销512与相应的致动器514安装在提升机的上杆632A上，以便与提升机组件一起垂直向上或向下运动。

两组平行的上部载荷杆506A和下部载荷杆506B由图10A中总地在700处标示的移位器组件700横向互相交换(如图7I所示)。在装配机的每一个端部，移位器组件包括上、下多对齿条702，且安装了小齿轮703以用于在每个齿条之间转动。每一对齿条702中的一个齿条与垂直推杆706连接，而另一个相应的齿条为横向移动而以轴颈方式安装(journalled)。右边和左边的垂直推杆706中的每一推杆都与各对移位齿条之间的枢转臂708连接，该臂可以在移位滑动杆710上枢转，而移位滑动杆从装配机框架的一端延伸至另一端。驱动杆712在推杆与枢转臂的交点处与垂直推杆706连接。驱动杆712由如液压缸或气缸的作动缸714线性驱动。将杆712从作动缸714中驱动出来移动垂直推杆706和连接的齿条702。与垂直推杆706连接的齿条702的移动使小齿轮703转动，使得齿条对的相对齿条702在相反方向移动。

又如图10B所示，对于每一对齿条702，其中一个齿条702承载或固定到可线性驱动的棘爪716上，该棘爪的尺寸可装在载体杆506(没有示出)末端的轴向孔内。相应的相对齿条702承载或连接到导向件718上，导向件718具有一个开口，该开口带有其尺寸可容纳载荷杆506的宽度的平面719，且该开口以两个相对的有锥度的直立凸缘721为侧面。如图10A所示，在装配机的下半部上，相对齿条对的下齿条702承载导向件718，在该导向件718中定位下部载荷杆506B(没有示出)。相对的相应齿条702装着与下部载荷杆506A(没有示出)的轴向孔接合的棘爪716。对于上部的各对齿条702，可有相反的配置方式。随着载荷杆506与移位器组件如此接触时，驱动杆712的线性驱动使载荷杆506A和506B在相反方向上水平移动，并交换垂直平面位置(即换位)，以完成先前参照图7I所述的过程步骤。

本发明的内弹簧装配机还包括一个夹紧机构，当相邻的各对模具504A和504B(或载荷杆506)在水平方向对准时(如参照图7D所述)，该夹紧机构可在横向将相邻的各对模具504A和504B(或载荷杆506)压缩在一起，使得随着利用例如螺旋形的束紧钢丝将螺管固定在一起可使模具中的螺管牢固地夹持在一起。如图5所示(并示意性地如图7A～7I所示)，内弹簧装配机包括上部和下部支承杆550，在所述的内部螺管束紧工作过程中，这些支承杆在水平方向与相应的载荷杆506对准。每一个支承杆550由图11所示的夹紧组件的臂562，564相交，或与该臂操纵上连接。夹紧组件560包括由连杆566连接的一固定夹紧臂562和一个运动夹紧臂564。从线性致动器568(例如气缸或液压缸)伸出的轴570在其下部区域与连杆566连接。轴570从致动器568中伸出可使运动的夹紧臂564的远端565横向远离相邻的载体杆506移动至不夹紧位置。相反，轴570缩进致动器568中使运动的夹紧臂564的远端565向着相邻的载荷杆506运动，将该载荷杆夹紧在水平方向相邻的载荷杆506上，并夹紧在支承固定夹紧臂562的相邻的载荷杆506上。在装配机上半部上的夹紧组件560安装在装配机的框架上，且不与载荷杆和模具一起运动。而在装配机下半部上的夹紧组件560安装在提升机杆632B上，与载荷杆一起运动。从而，通过致动器568的工作，使夹紧组件或是将相邻的几排模具/载荷杆紧紧地夹持在一起，或是松开它们，以使它们作所述的垂直和水平运动。

一旦束紧钢丝完全与两个相邻排的螺管接合，一个或多个模具504可以使每一根螺旋形束紧钢丝卷曲和/或切断。例如，如图6B所示，在将螺旋形束紧钢丝卷曲或“弯成肘节形”以使钢丝围绕螺管定位的选择位置上，扣击模具504K可与载荷杆连接。扣击模具504K具有安装在可滑动的冲击板525上的扣击工具524，该冲击板由弹簧526偏压，使关节工具524的尖端527伸出至模具边缘外面。在装配机中，如气动驱动的推杆的线性致动器(没有示出)冲击该冲击板525，使扣击工具524在冲击板的通路中前进，而使该工具与束紧钢丝接触。在将上部和下部扣击模具504K安装在装配机的上部和下部载荷杆上情况下，线性致动器设置有一个配件，且可同时与扣击模具的上部和下部冲击板接触。

本发明还包括在内弹簧装配机内将多排螺管束紧在一起的另外一些装置。例如，如图17A～17G所示，束紧工具801包括一个导向斜面802，螺管2的终端通过将螺管末端定位在可分开工具806内的指形件804，在该斜面上前进到位。如图17C所示，指形件804的向下移动将相邻的螺管头部的一部分定位在互补的工具806内，然后该互补工具806夹紧以形成用于插入螺旋形束紧钢丝的束紧通道。一旦束紧在一起，工具806分开，经连接的螺管前进，可使下一排螺管进入。图17B表示开始位置，其中新一排螺管的螺管头部在左边，而前一排的螺管与指形件804接合。在图17C中，指形件向下运动，以将螺管头部拉至分开的工具806之间。在图17D中，随着螺管头部在工具806内束紧在一起，指形件804向上返回；此时工具806在相邻的螺管头部的重叠部分周围紧密地靠在一起。在图17E中，工具806打开，释放现在连接的螺管。该螺管向上反弹，而与指形件804接触(图17F所示)；并且经连接的螺管被移位或前进至图17G的右边，以使下一排螺管可以进入。

图18A～18G表示束紧或连接相邻排的螺管的又一种措施和机构。螺管同样前进到一个导向斜面802上，使相邻的螺管头部的重叠部分直接定位在可伸出的工具812上。如图18B所示，工具812可以横向展开，而在图18C中，工具812垂直延伸，跨在螺管的重叠部分上；并如图18D中，随着螺管束紧在一起，围绕螺管夹紧在一起，牢固地夹持螺管。然后，在图18E和图18F中，工具812分开并缩回。连接的螺管移位或前进至图18G的右端，然后过程重复。

图19A～19F表示用于束紧或互相连接相邻的螺管的另一种机构或装置。在内弹簧配机内，设置有一系列的上部和下部游动梁组件900。每一个组件900包括一个臂902，该臂支承着通过一个致动器臂906安装成铰接的双螺管接合工具904。该工具904包括锥形或圆丘形的配件905，用于插入螺管终端的开放的轴向末端中。这可以正确地将一对螺管定位在上部和下部组件之间，使束紧工具908与螺管头部的一部分接合(如图19C所示)。当束紧或连接完成后，组件900起动，将连接的螺管横向送至右端，如图19D所示那样。然后，组件900垂直缩回，离开螺管的末端，再横向缩回(例如，缩至图19F中的左端)，以便容纳下一排螺管。

螺管成形机、传送机，螺管转移机和内弹簧装配机同时运行，并由一个统计过程控制系统(例如Allen-Bradley SLC-504)同步控制。该控制系统的程序可以协调螺管由星形轮向传送机的输送，传送机的速度和开始/停止工作，螺管转移机的臂与传送机上的螺管的连接，多排螺管在内弹簧装配机上的出现时间和内弹簧装配机的工作。

虽然已经参照一些优选和替换的实施例对本发明进行说明，但本领域技术人员可以理解到在本发明及其等价物的范围内，可对不同的部件作出各种改进和变型。

Claims (35)

1.一种用于形成螺管的螺管成形装置，该螺管具有一个基本上为螺旋形的螺管主体，一个非螺旋形的螺管头部，和一般比螺管主体小的一个终端旋圈；该螺管成形装置包括：

将钢丝坯料送入一个螺管成形模块中的钢丝送进机构，该螺管成形模块具有一个空腔，螺管的终端旋圈在该空腔内形成；

一个螺管半径形成轮，钢丝坯料支承在该轮上，以形成该螺管主体的基本上的螺旋形状；

一个螺旋形导向销，其与钢丝坯料接触、并可相对于成形模块运动，以形成该螺管主体的基本上的螺旋形形状；

一个钢丝切削工具，用于在螺管成形模块的空腔内切断钢丝坯料；

一个用于将螺管从螺管成形模块转移至螺管头部成形站的星形轮；该螺管头部成形站具有一个螺管头部成形模具，该螺管头成形模具具有被构造成容纳螺管的终端旋圈的一个空腔，以及靠近该空腔的凸缘，螺管主体的末端圈由星形轮围绕该凸缘定位；以及至少一个冲头，该冲头工作而相对螺管头部成形模具的凸缘冲击该螺管主体的末端圈，以在螺管主体和终端旋圈之间形成螺管头部。

2.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，该钢丝送进机构将钢丝坯料送入螺管成形模块的空腔的上部，并且，该螺管成形模块空腔的内部具有螺旋形的导向表面。

3.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，螺旋形导向销工作，以伸出而与螺管成形模块的空腔对准。

4.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，钢丝切削工具包括一个安装在螺管成形模块外面的可动切削刀刃，和安装在螺管成形模块中的一个静止刀刃，该可动切削刀刃工作而可相对于该静止切削刀刃运动，以便在螺管成形模块的空腔内切断钢丝坯料。

5.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，钢丝切削工具构造成可在螺管的终端旋圈的末端处、比终端旋圈直径大的螺管主体的直径内部的一个点上切断钢丝坯料。

6.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，星形轮工作，而可与螺管主体接合，并从螺管成形模块的空腔中取出螺管的终端旋圈，并在螺管头部形成站处，将终端旋圈插入螺管头部成形模具的空腔中。

7.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，螺管头部成形模具具有一个开口，螺管的终端旋圈可通过该开口进入螺管头部成形模具的空腔中。

8.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，螺管头部成形模具为一个两部分的组件。

9.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，螺管头部成形模具包括凸缘，其构造成配装在螺管头部成形模具的空腔中的靠近螺管的终端旋圈的螺管主体的末端圈内。

10.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，该螺管头部成形模具具有至少一个凸缘，其带有与冲头一起工作的侧壁，由此，与螺管头部成形模具接合的螺管钢丝的一部分通过对钢丝和该凸缘的侧壁的冲压而形成。

11.如权利要求10所述的螺管成形装置，其中，螺管头部成形模具的凸缘靠近空腔，并且与该螺管头部成形模具接合的螺管的终端旋圈通过横过该凸缘的钢丝的一部分与螺管主体的末端圈连接。

12.如权利要求1所述的螺管成形装置，其中，该螺管头部成形模具构造成使得与模具接合的螺管的螺管主体的末端圈位于该凸缘与模具表面的交点附近。

13.一种与螺管成形机一起使用的螺管成形模具，该螺管成形机具有送进形成螺管的钢丝坯料的钢丝送进机构，一个螺管成形轮，一个螺旋形导向销和一个切断装置，其中，钢丝坯料靠在该螺管成形轮上送进，将钢丝形成螺管形状；螺旋形导向销工作而使钢丝相对于螺管成形轮运动，以将螺管钢丝作成螺旋形；而该切断装置则从钢丝坯料上切下形成的螺管；

该螺管成形模具在钢丝坯料送进点处与螺管成形机连接，并靠近螺管成形轮、螺旋形导向销和切断装置；

该螺管成形模具具有带有钢丝坯料送进孔的一个本体，钢丝坯料可通过该孔；该模具还具有靠近钢丝送进点的一个空腔，由此至少钢丝坯料的一部分可由螺管形成轮在该空腔中形成。

14.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，其上支承钢丝坯料的空腔的表面为螺旋形形状并有锥度。

15.如权利要求14所述的螺管成形模具，其中，该空腔中的锥度与螺旋形导向销在钢丝坯料上形成的螺旋角相同。

16.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，切断装置的静止刀刃安装在该空腔内。

17.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，切断装置的可动刀刃工作而伸入该空腔中。

18.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，螺旋形导向销工作而与在该空腔内形成的钢丝坯料接合。

19.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，螺管成形轮与该空腔大致对准。

20.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，螺旋形导向销只与螺管主体部分接触，而不与该空腔中的钢丝坯料接触。

21.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，钢丝坯料送进点在该空腔的顶部区域附近。

22.如权利要求13所述的螺管成形模具，其中，在一个可连接到螺管成形机上的模块的大致结构中，空腔形成在该模块的一端。

23.如权利要求13所述的螺管成形模具，它与用于形成螺旋形螺管的螺管成形机组合，该螺管具有至少一个比螺管主体小的终端旋圈，其中，螺管成形模具根据形成螺管终端旋圈的模具的空腔的尺寸或形状来选择。

24.一种与螺管成形机一起使用的螺管头部成形模具，它用于在螺管主体的末端圈上形成螺管头部，该螺管具有与螺管主体邻近的终端旋圈，该螺管头部是由螺管成形机的一个或多个冲头工作形成的，该螺管成形机工作而在螺管的末端圈和螺管的终端旋圈与螺管头部成形模具接合的同时，在该模具上冲击螺管的末端圈的一部分，螺管头部成形模具具有一个构造成容纳螺管的终端旋圈的空腔，和构造成与冲击螺管的末端圈以形成螺管头部的冲头相对的部分。

25.如权利要求24所述的螺管头部成形模具，包括具有一个后壁和从后壁伸出形成空腔的侧壁的一个主体，和至少一个凸缘，该凸缘从一个侧壁伸出，且该凸缘构造成与冲头相对，而冲头工作以冲击靠近凸缘的螺管的末端圈。

26.如权利要求24所述的螺管头部成形模具，其中，其具有一个后壁和限定空腔的侧壁；并具有在侧壁上的开口，螺管的终端旋圈可通过该开口进入空腔中。

27.如权利要求24所述的螺管头部成形模具，它与螺管成形机组合，该螺管头部成形模具具有一个后壁和限定一个空腔的侧壁，还具有在与后壁相对处的一个通向该空腔的开口，与一个压缩挡板，该挡板与螺管头部成形模具靠近，与该螺管成形机连接；在螺管的一部分与螺管头部成形模具中的空腔接合之前，偏转挡板至少部分地压缩螺管。

28.如权利要求24所述的螺管头部成形模具与终端旋圈放置在模具空腔内的一个螺管组合，其中，该终端旋圈至少部分地在该空腔内被压缩。

29.如权利要求25所述的螺管头部成形模具，其中，其具有至少一个靠近该空腔的凸缘。

30.如权利要求24所述的螺管头部成形模具，其中，模具主体为两部分。

31.如权利要求24所述的螺管头部成形模具与具有一个螺管成形站和至少一个螺管头部形成站的螺管成形机和一个用于在各站之间输送螺管的星形轮组合，其中，在螺管头部形成站处的螺管头部成形模具的空腔具有一个定向在由星形轮输送的螺管运行方向上的开口。

32.一种螺管成形模具，用于形成大致螺旋形的钢丝螺管，该螺管在不同部分具有不同直径的螺旋线，该螺管成形模具包括一个模具主体，该模具主体具有引导钢丝坯料的导向件，钢丝坯料可通过该导向件送至钢丝坯料出口点，与螺管成形机的螺管成形轮接触，模具主体内的空腔靠近钢丝坯料出口点，该空腔具有螺管成形轮可相对其形成钢丝坯料的一部分的径向构型，并且该空腔相对于螺管成形机的钢丝切断装置定位，以便可以在该空腔内从钢丝坯料上切下形成的螺管。

33.一种与螺管成形机一起使用的螺管头部成形模具，该螺管成形机具有一个螺管头部形成站，螺管定位在该站，用来通过一个或多个冲头在螺管的一个圈上的工作形成螺管头部，该螺管头部成形模具具有可与螺管头部形成站连接的模具主体，该模具主体具有后壁和从该后壁伸出的侧面部分，后壁和侧面部分限定了用来容纳螺管一部分的一个空腔，并且该模具主体具有一个冲头冲击结构，用于定位要由冲头冲击的螺管的一部分，以形成螺管头部。

34.一种螺管头部成形模具，用于大致螺旋形的螺管的一圈内形成螺管头部，该螺管的终端旋圈的直径与螺管主体的直径不同，该螺管头部成形模具具有一个模具主体，模具主体有一个后壁和限定容纳螺管的终端旋圈的空腔的侧壁，模具体的一部分可靠近与模具接合的螺管的一圈定位，且冲头可在该圈上工作，在靠近终端旋圈的螺管的该圈上形成一个或多个弯曲部分。

35.一种与形成直径变化的大致螺旋形钢丝弹簧螺管的螺管成形机一起使用的螺管成形模具，该螺管成形模具具有模具主体和在模具主体中的钢丝坯料导向件，以及在靠近钢丝坯料出口点的模具主体中的空腔，其中钢丝坯料可通过该钢丝坯料导向件送至钢丝坯料出口点，钢丝坯料通过该出口点与螺管成形机的螺管成形轮接触，以按照变化的直径卷绕钢丝坯料；该空腔具有一个基本上为径向的表面，螺管成形轮可以相对该径向表面成形钢丝的至少一部分。

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