PT772547E

PT772547E - Molas helicoidais condicionadas em bolsas

Info

Publication number: PT772547E
Application number: PT95907953T
Authority: PT
Inventors: Albert Ronald Probert; Paul Henry Brannock
Original assignee: Simmons Co
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 2001-09-27
Also published as: RU2130412C1; CZ296320B6; AU718564B2; PL177979B1; JP3659972B2; HUT78091A; US5572853A; WO1996005109A1; CZ46197A3; DK0772547T3; AU1596395A; US5553443A; JPH10503996A; EP0772547A4; HK1010358A1; DE69426892T2; CN1164215A; CN1076298C; CA2197647C; EP0772547B1

Description

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DESCRIÇÃO

“Molas helicoidais condicionadas em bolsas”

Antecedente do invento

Campo do invento

Este invento refere-se em geral a equipamentos de camas, nomeadamente colchões e molas em caixas. Este invento refere-se, em particular, ao tratamento para alívio de tensões de molas helicoidais para colocação em material de bolsa, para utilização subsequente em colchões ou molas em caixas. O invento refere-se especificamente a um processo de produção de molas helicoidais em bolsas, para utilização em construções com molas interiores para colchões, compreendendo: a formação de molas helicoidais a partir de arame de mola a uma primeira temperatura, tendo o dito arame de mola tensões residuais inerentes; e a alimentação das ditas molas helicoidais para um elemento de aquecimento, adaptado para elevar de modo instantâneo a temperatura das ditas molas helicoidais para uma segunda temperatura mais elevada, sendo a dita segunda temperatura suficiente para condicionar as ditas molas helicoidais, reduzindo substancialmente as ditas tensões residuais inerentes no arame de mola das ditas molas helicoidais.

Descrição da técnica relacionada É conhecido formar arames em molas helicoidais individuais, e combinar estas molas helicoidais numa única unidade com molas interiores, a qual pode ser utilizada como um colchão ou como molas em caixas.

É também conhecido o fornecimento de molas helicoidais “em bolsas” individuais e montar tais molas em bolsas em construções com molas interiores para realização de estofos posteriores em colchões ou molas em caixas. Um exemplo de um processo e aparelho para a montagem destas molas helicoidais em caixas é mostrada na patente US n.° 4,439,977 de Stumpf, que é aqui incorporada por referência. Os processos e aparelhos para a combinação de grupos de molas helicoidais em bolsas numa corrente ou agrupamento unitária de molas helicoidais para instalação como unidades com molas interiores dentro de um conjunto de 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 2 colchão tal como está ilustrado nas patentes US n°s. 4,578,834 e 4,986,518 e são também aqui incorporadas por referência.

Embora os sistemas acima mencionados proporcionem diversas vantagens em relação às construções anteriores, existe ainda a necessidade de melhorias. Por exemplo, quando as molas helicoidais são comprimidas para inserção em bolsas, tal como está ilustrado na patente US n.°. 4,439,977, as molas helicoidais podem tender a “deformar”, resultando numa perda permanente desvantajosa de altura ou de carga. Existem também desvantagens pelo facto do arame tender a sofrer algumas tensões durante a formação o que pode provocar falhas residuais nas molas helicoidais.

Assim a indústria reconheceu a necessidade de proporcionar molas que não apresentem os problemas provocados por tensões, incluindo condições desvantajosas de “deformação”. É conhecido o tratamento térmico geral de molas helicoidais. Por exemplo, é conhecido o proporcionar construções com molas interiores com “molas helicoidais abertas” e depois colocar estas construções com molas interiores com molas helicoidais abertas num forno para o alívio de tensões. No entanto, no caso de construções com molas interiores, com molas em bolsas, tais construções não são adequadas para o sobreaquecimento em forno, uma vez que, por exemplo, o tecido da bolsa ou a cola, que mantém juntas as molas helicoidais em bolsas será degradar se for sujeito a temperaturas elevadas como se verificará com o aquecimento em forno. A patente US n°3,312,453, descreve um processo para produzir molas helicoidais em bolsas, para utilização em construções com molas interiores, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. De acordo com esse processo, as molas helicoidais são inseridas num agrupamento de bolsas abertas e enroladas em espiral numa bobina, em cujas bolsas as molas helicoidais são mantidas temporariamente até a bobina ser desenrolada e as molas helicoidais serem removidas das bolsas, antes de serem montadas num colchão. O presente invento destina-se a proporcionar molas helicoidais mantidas permanentemente em bolsas. A patente US n.° 1,867,872, descreve um processo para colocar as molas helicoidais em bolsas em que as bolsas são cosidas.

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Assim, foi reconhecida a necessidade de proporcionar um processo e aparelho para proporcionar molas melhoradas em bolsas e construções com molas interiores feitas a partir das mesmas e para os produtos produzidos pelas mesmas.

Resumo do invento O presente invento proporciona molas helicoidais melhoradas em bolsas e construções com molas interiores feitas a partir das mesmas, nas quais as molas helicoidais em bolsas feitas em arame de metal são tratadas termicamente ou de outra forma condicionadas, antes da sua inserção no tecido das bolsas, de tal modo que as tensões residuais inerentes no arame da mola são reduzidas para permitir que seja mantida a durabilidade e a resiliência das molas helicoidais ao longo de um período de tempo prolongado. Em particular, o presente invento refere-se a processos e aparelhos para o tratamento térmico de molas helicoidais feitas a partir de arame e inserção subsequente destas molas helicoidais no tecido de bolsas, assim como aos produtos de colchoaria produzidos a partir destas molas assim como às molas helicoidais produzidas deste modo.

Relativamente às exigências e à transformação de materiais para reduzir ou eliminar totalmente as tensões residuais indesejáveis no arame de uma mola helicoidal de compressão, deve ser notado que tais tensões residuais no arame de uma mola helicoidal de compressão são geralmente de dois tipos, isto é, tensões residuais da trefilação do arame e tensões residuais provenientes da formação da mola helicoidal. Ambos os tipos de tensões resultam do trabalho a frio do metal no arame da mola.

Relativamente às tensões residuais derivadas da trefilação do arame, quando o arame em aço carbono é produzido para uma aplicação em molas helicoidal em bolsas o mesmo é trefilado a frio, por exemplo, a partir de varão de aço 1070 com alto teor de carbono rolado a quente com diâmetros de 0,5556 cm (7/32”), ou 0,635 cm (1/4”). Estes varões são normalmente reduzidos em matrizes de redução de diâmetro até os mesmos atingirem uma gama de diâmetros de arame de 0,173 cm a 0,239 cm. A redução substancial da área em secção transversal resultante deste esforço de trabalho (deformação) a frio do arame, tem como resultado o desenvolvimento e a retenção de diferentes tipos de padrões de tensões residual, incluindo tensões longitudinais (paralelas ao eixo do arame, de tracção na superfície do arame e de compressão no eixo do arame), tensões

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ radiais (essencialmente perpendiculares ao eixo do arame e de compressão no eixo), e tensões circunferenciais (que seguem o mesmo padrão do que as tensões longitudinais).

Em relação às tensões residuais de formação da mola helicoidal, quando o arame é formado numa mola helicoidal de compressão são adicionadas certas tensões residuais e crê-se que alterem as tensões residuais já presentes no arame devidas à operação de trefilação do arame. Estas tensões adicionais de formação da mola helicoidal, resultantes deste trabalho a frio adicional dão origem a esforços plásticos diferenciais adicionais (deformação) no arame e no desenvolvimento e na retenção resultantes de outros tipos de padrões de tensão residual no arame, que inclui tensões residuais de compressão (no material do arame localizado para o interior do diâmetro médio da mola helicoidal) tensões de tracção (no material do arame localizado no exterior do diâmetro médio da mola helicoidal), e tensões de torção, uma vez que o arame contido nas espiras activas da mola contém alguns níveis das tensões residuais de torção, resultantes do enrolamento do arame à medida que as espiras helicoidais do arame de mola de compressão helicoidal eram formadas. É sabido que na combinação da trefilação do arame e da formação da mola helicoidal acima mencionada as tensões residuais apresentam problemas relativamente ao desempenho da mola helicoidal de compressão, suporte de carga, retenção da altura livre, resistência estabelecida e resistência à fadiga. Por conseguinte, é necessário o alívio destas tensões indesejáveis. A fim de se obter o alívio das tensões das molas helicoidais de compressão em produtos helicoidais em bolsas, pode ser aplicada selectivamente deformação plástica mecânica para proporcionar um equilíbrio nas tensões. No entanto e de preferência, é aplicado selectivamente aquecimento para se obter um equilíbrio das tensões. Estes processos podem ser seguidos por arrefecimento de modo a permitir a inserção segura da mola helicoidal de compressão na bolsa de tecido. A redução da tensão residual até ao total alívio das tensões indesejáveis e incluindo o mesmo pode ser conseguida por um conjunto de processos, incluindo mas não estando limitado ao trabalho mecânico a frio selectivo do arame na mola (tal como decapagem com grenalha), ao tratamento por ultra-sons, ao aquecimento por laser, ao aquecimento em forno de resistência, ao aquecimento por indução,

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ aquecimento por resistência eléctrica, aquecimento por ar quente forçado ou aquecimento por irradiação. No entanto, independentemente do processo utilizado, estes processos que envolvem a aplicação de calor são preferidos relativamente as outras alternativas. De igual modo, independentemente do processo utilizado, tem de ser aplicado à mola sujeita ao alívio de tensão uma temperatura e tempo de aquecimento determinados e específicos, após o que tem de ser realizado o arrefecimento abaixo de uma temperatura especificada a fim de permitir a inserção da mola helicoidal numa bolsa de tecido sem efeitos negativos para a bolsa e tecido da bolsa. É agora explicado um processo preferido de tempo/temperatura para o alívio de tensões em mola helicoidais e deve notar-se que o tempo é definido em intervalos, e que no caso descrito, um único intervalo de tempo é igual a 700 a 800 milissegundos. No processo preferido, a temperatura da mola é elevada a uma gama de 215,6°C (420 graus F) a 722,8°C (1333 graus F) mas, de preferência, aproximadamente a uma gama mais apertada de 260,0 a 371,1°C (500 a 700 graus F), todas dentro de um único intervalo de tempo que não é suficiente para completar a penetração de calor e, assim, completar o alívio das tensões indesejáveis. É então necessário um número suficiente de intervalos de tempo adicionais. Neste caso, os meios para se conseguir o funcionamento do processo consiste em utilizar 2, 3, 4, 5, ... N intervalos de tempo. As medidas necessárias para que cada intervalo de tempo tenha lugar sem abrandar a velocidade de produção da maquina, exigirão apenas que as câmaras de condicionamento adicionais e a quantidade necessária de espaço em linha para acomodar estas câmaras.

Processos potenciais para se conseguir a função de arrefecimento incluem mas não estão limitadas à recirculação de arrefecimento por banho de óleo, recirculação de arrefecimento por água, combinação de arrefecimento por pulverização de ar/água, arrefecimento por vórtex de ar comprimido, arrefecimento por ar refrigerado forçado e arrefecimento à temperatura ambiente. O arrefecimento por ar forçado é o processo preferido para o arrefecimento. No entanto, independentemente do método de arrefecimento utilizado, tem de ser aplicada uma temperatura de arrefecimento e tempo determinados e específicos à mola que foi sujeita ao alívio de tensões e tem de ser feito o arrefecimento da mola abaixo de uma temperatura especifica, de modo a permitir a inserção da mola

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 6 helicoidal numa bolsa de tecido sem efeitos negativos para a bolsa e para o tecido da bolsa.

Uma relação preferida de tempo/temperatura para o processo de arrefecimento seria reduzir a mola a uma temperatura na gama dos - 17,8 a + 387,8°C (0 a 730 graus F) num único intervalo de tempo. Se um intervalo de tempo não é suficiente para o arrefecimento para a temperatura desejada, pode então ser necessário um número suficiente de intervalos de tempo adicionais. Neste caso, os meios para se conseguir esta função do processo consistem em utilizar 2, 3, 4, 5, ... N intervalos de tempo. As medidas para ser realizado cada intervalo de tempo sem abrandar a velocidade de produção da máquina exigirão apenas câmaras de condicionamento adicionais e a quantidade apropriada de espaço em linha para acomodar estas câmaras.

Como pode ser entendido, é necessário seguir os processos acima referidos com a inserção da mola arrefecida e sem tensões na bolsa de tecido.

Por conseguinte, é um objecto do presente invento proporcionar uma construção com molas helicoidais em bolsa para utilização em estruturas de molas interiores. É um objecto adicional do presente invento proporcionar uma construção com molas interiores melhorada para utilização num colchão ou mola de caixa. É um objectivo adicional do pressente invento proporcionar um processo e aparelho melhorados para proporcionar molas helicoidais em bolsas, nas quais as molas helicoidais sejam condicionadas para alívio de tensões antes de serem inseridas no tecido de bolsa. É um objecto adicional do presente invento proporcionar um processo e aparelho melhorados para o fabrico de molas helicoidais em bolsas, o qual tem custos de operação, construção e manutenção baixos.

Estes e outros objectos, características e vantagens do presente invento serão tornadas evidentes com a leitura da descrição detalhada seguinte das concretizações preferidas do invento quando em conjunto com os desenhos e reivindicações anexas.

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Breve descrição dos desenhos

As FIGS. 1A a 1C, são vistas gerais de um aparelho que concretiza o presente invento, para utilização nos processos do presente invento, a FIG. 1A é uma vista plana de topo do aparelho do invento. A FIG. 1B é uma vista em alçado frontal do aparelho da FIG. 1A e a FIG. 1C é uma vista em alçado lateral do aparelho.

As FIGS. 2A a 2C são vistas do aparelho do presente invento, tal como as FIGS. 1A a 1C, incluindo ainda uma estação de aquecimento por indução, utilizada para aquecimento de uma mola helicoidal de acordo com este invento.

As FIGS. 3A a 3C são vistas do aparelho do presente invento, tal como as FIGS. 1A a 1C, incluindo ainda uma estação de aquecimento por irradiação, utilizada para aquecimento de uma mola helicoidal de acordo com o presente invento. A FIG. 4 é uma vista em corte transversal de um conjunto de aquecimento por irradiação para utilização na estação de aquecimento representada na FIG. 3.

As FIGS. 5A a 5C são vistas do aparelho do presente invento, como está representado nas FIGS. 1A - 1C, incluindo ainda uma estação de aquecimento por resistência eléctrica, utilizada para aquecimento de uma mola helicoidal de acordo com este invento.

As FIGS. 6A a 6C são vistas do aparelho deste invento, tal como está representado nas FIGS. 1A a 1C, incluindo ainda uma estação de aquecimento por ar forçado, utilizada para aquecimento de uma mola helicoidal de acordo com este invento. A FIG. 7 é uma vista isolada de um aparelho de indexação e soldadura de moias helicoidais em bolsas, empregue no presente invento. A FIG. 8 é uma vista esquemática, que representa a operação do tubo de formação, utilizado de acordo com o processo do presente invento.

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ A FIG. 9 é uma vista alçado lateral, que representa a operação das hastes de guia de acordo com o presente invento. A FIG. 10 e uma vista esquemática, que representa as molas helicoidais do presente invento inseridas dentro de uma bolsa feita em tecido, que forma uma parte de uma corrente alongada destas molas helicoidais, inseridas em bolsas para utilização na produção de uma construção com molas interiores.

Descrição pormenorizada das concretizações preferidas

Referindo agora as figuras, nas quais os números idênticos ao longo das correspondem a partes idênticas através das diversas vistas, as Figs. 1A a 1C representam um aparelho 10 de acordo com o presente invento, o qual inclui uma estação de alimentação de material de bolsa 22, a qual alimenta o material de bolsa 13 a partir de um rolo 24 de tecido sintético ou natural ao longo de um percurso 25, em torno de rolos livres 26 para um carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40 (a tampa não está mostrada nas FIGS. 1A a 1C ), o qual está montado para movimento rotativo e inclui as cavidades 39. O carrossel 40 está posicionado de modo a receber as molas helicoidais não condicionadas 12 na posição de inserção em cavidade 41 a partir de uma cabeça de máquina de enrolamento 50. Estas molas helicoidais 12 são então condicionadas, tal como será explicado mais tarde neste pedido, e as molas helicoidais condicionadas 12 são depositadas fora do carrossel 40 numa posição de saída da cavidade 42, para uma estação de formação das bolsas 30. É então formada uma corrente em bolsas 55 de molas helicoidais 12 a partir destas molas condicionadas depositadas 12. É empregue um computador 11 para controlar a operação deste processo.

Deverá ser entendido que o carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40 roda periodicamente de um modo intermitente, indexando o carrossel 40 periodicamente em cada ciclo da máquina. Para o carrossel 40 mostrado nas FIGS. 1A a 1C estão presentes oito cavidades 39, de modo que o carrossel faz oito indexações ou “ciclos” por cada volta completa do carrossel. Para os carroceis 40 mostrados nas FIGS. 2A a 2C, 3A a 3C, 5A a 5C e 6A a 6C, estão presentes doze cavidades, de modo que estes carroceis fazem doze indexações ou “ciclos” por cada volta completa do carrossel. As cavidades 39 do carrossel de condicionamento 40 podem ser revestidas, se deseje, com um material de isolador de calor.

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Referindo agora as FIGS. 2A a 2C, está representado um aparelho 60 para condicionar molas helicoidais, o qual inclui dispositivos para condicionamento por aquecimento por indução das molas helicoidais 12. Como na FIG. 1, as molas helicoidais não condicionadas 12 são fornecidas a partir de uma cabeça de enrolador 50. No percurso 75 da cabeça de enrolador 50 até ao carrossel 40 de condicionamento das molas helicoidais, como representado nas FIGS. 2A a 2C, cada mola helicoidal 12 é parada por um ciclo, pelo menos, uma estação de aquecimento por indução ou câmara 61. Cada estação de aquecimento 61 tem uma bobina de aquecimento por indução 43. A bobina de indução 43 é alimentada com uma corrente de alta frequência a partir de uma alimentação de energia separada 62. A corrente de alta frequência produz, na bobina de aquecimento 43, um campo magnético flutuante que induz um fluxo de corrente em cada mola helicoidal 12, à medida que a mesma é transportada através da estação 61. A corrente induzida proporciona o aquecimento rápido de cada mola helicoidal 12 para a gama de temperaturas desejada de cerca de 260,0°C (500 graus F) a cerca de 371,1°C (700 graus F), de preferência, cerca de 315,6°C (600 graus F).

Após terem sido aquecidas por indução, as molas helicoidais 12 são colocadas sequencialmente no carrossel de condicionamento 40, o qual nas FIGS 2A a 2C é mostrado para incluir uma tampa. A tubagem de arrefecimento 63 estão equipadas para canalizar o ar para uma estação de arrefecimento 64 e a partir da mesma. Como será explicado mais tarde em pormenor, a tubagem 63 permite que o ar de arrefecimento seja dirigido através de uma ou mais cavidades 39 no carrossel 40, de modo, quando uma mola helicoidal especifica 12 é indexada em conjunto com o carrossel 40, a mola helicoidal 12 é arrefecida durante, pelo menos, um ciclo. Se é arrefecida mais do que uma cavidade, como mostrado nas FIGS. 2A a 2C, a direcção do ar de arrefecimento alterna para cada cavidade 39 devido à configuração em circuito fechado ou voltada para trás da tubagem 63, melhor representada nas FIGS. 2C, 3C e 5C.

Em cada estação de aquecimento por indução 61 as molas helicoidais 12 são passadas axialmente ao longo de um percurso, o qual passa essencialmente através do centro de uma bobina de indução 43. A bobina de indução 43 está configurada de modo a permitir que as molas helicoidais 12 passem através do seu centro sem interferência. Numa configuração preferida da bobine de indução 43, tal como melhor representada na FIG. 2A, a bobina de indução 43 tem um diâmetro

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 10 interior de boca com cerca de 12,7 cm (5”), cerca de 20,32 cm (8”) de comprimento, e entre 2 e 6 espiras.

Um processo de posicionamento das molas helicoidais 12 dentro da estação de aquecimento por indução 61 é conseguido através da utilização de hastes de guia não condutoras 71 (ver as FIGS. 4 e 9), as quais mantêm as molas helicoidais 12 no lugar durante o processo de aquecimento. As hastes de guia 71 proporcionam o guiamento radial das molas helicoidais, à medida que as mesmas de deslocam ao longo de um eixo longitudinal através da bobina de indução 43 e da estação 61. Tal como no caso do aquecimento por irradiação que será explicado posteriormente, as molas helicoidais 12 podem ser transferidas ao longo do seu percurso através da estação 61 por meio de um sopro de ar proporcionado pelo elemento soprador 91.

Referindo agora às FIGS. 3A a 3C, um aparelho 70 para condicionar molas helicoidais 12 está representado, o qual emprega calor de irradiação para condicionaras molas helicoidais 12.

No percurso 75 da cabeça de enrolador 50 para o carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40, as molas helicoidais 12 entram, pelo menos, numa câmara de aquecimento por irradiação 54, que inclui aquecedores eléctricos por irradiação de cerâmica 72 (ver também FIG. 4). Os aquecedores 72 convertem a energia eléctrica em energia radiante com uma frequência que proporciona a transferência de calor eficiente para as molas helicoidais 12. Podem ser usadas uma ou mais câmaras de irradiação 74 em linha, para se conseguir a velocidade de produção desejada, sendo a mola em espiral 12 aquecida entre cerca de 260,0°C (500 graus F) e cerca de 371,1 °C (700 graus F), de preferência cerca de 315,6°C (600 graus F).

Tal como está representado na FIG. 4, as molas helicoidais 12 são condicionadas por tratamento térmico por irradiação utilizando aquecedores de irradiação 72. Como pode ser visto, cada um dos três aquecedores 72 incluem elementos de aquecimento por irradiação alongados de cerâmica 73, os quais estão todos virados para o eixo A, que é, de preferência, o eixo longitudinal de uma mola helicoidal 12 a ser aquecida. O comprimento do elemento 73 é, de preferência, aproximadamente equivalente à mola helicoidal mais comprida 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 11 contemplada para processamento. Os aquecedores adequados 72 para utilização aqui são vendidos por Sylvania, com o modelo n.°. 066612.

De um modo semelhante ao descrito acima em relação ao aquecimento por indução das molas helicoidais 12, podem ser utilizadas as hastes de guia isolantes 71, como mostrado nas FIGS. 4 e 9 na movimentação das molas helicoidais 12 através da câmara de aquecimento 74. De igual modo, pode ser empregue a transferencia por sopro de ar, proporcionada pelo elemento soprador 91 explicada anteriormente, se desejado.

Após as molas helicoidais 12 serem aquecidas, as mesmas são direccionadas para o carrossel de condicionamento 40 para molhar, arrefecer e colocar subsequente nas bolsas de tecido 13.

Nas FIGS. 5A a 5C está representado um aparelho 80 para condicionamento de molas helicoidais 12, o qual utiliza placas de contacto de cobre ou outras 83, entre as quais podem ser colocadas as molas helicoidais 12 para condicionamento térmico das molas helicoidais 12.

No percurso entre a cabeça de enrolador 50 e o carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40, cada mola helicoidal 12 é parada dentro de uma câmara de aquecimento por resistência eléctrica 81 e as placas de contacto de cobre 83 são forçadas para contacto com extremidades opostas de cada mola helicoidal 12. As placas de contacto 83 ligam as molas helicoidais 12 a um circuito de saída um transformador de potência de corrente de alta intensidade e de baixa tensão 82. Com o contacto totalmente estabelecido, a alimentação de energia é ligada durante um período breve, normalmente de 200 milissegundos ou menos. A corrente de alta intensidade irá então fluir através de cada mola helicoidal 12 e irá aquecer a mola helicoidal 12 até entre cerca de 260,0°C (500 graus F) e cerca de 371,1°C (700 graus F), de preferência, cerca de 315,6°C (600 graus F).

Como explicado anteriormente, as molas helicoidais condicionadas 12 são então enviadas para o carrossel 40 e colocadas posteriormente no material de bolsa 13.

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Referindo agora as FIGS. 6A a 6C, está também representado um aparelho 90 para condicionar molas helicoidais, o qual inclui a utilização de ar aquecido para condicionamento térmico das molas helicoidais 12.

Numa concretização do presente invento, após as molas helicoidais 12 deixarem a cabeça de enrolador 50, o ar ambiente vindo de um soprador 86 é aquecido até cerca de 371,1°C (700 graus F) por meio de um aquecedor 85, tal como de um aquecedor de resistência eléctrica, numa corrente de ar fechada. As molas helicoidais 12 são então transportadas para inserção no carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40. Na construção representada, a tubagem de aquecimento 84 guia o ar aquecido, vindo do aquecedor de ar 85, através de, pelo menos, uma cavidade 39 do carrossel 40 para aquecer as molas helicoidais no mesmo para entre 260,0°C (500 graus F) e cerca de 371,1°C (700 graus F), de preferência, cerca de 315,6°C (600 graus F).

Numa concretização preferida deste invento, o “molhar” das molas helicoidais é conseguido enquanto as molas helicoidais recém aquecidas estão no carrossel, mas não estão a ser arrefecidas. O termo molhar é utilizado para descrever a transferência de calor do revestimento exterior do arame para o núcleo de um arame isto é, a permissão dos gradientes de temperatura sejam reduzidos através da secção transversal do arame. Normalmente, nas concretizações preferidas, isto é feito permitindo que as molas helicoidais assentem dentro de uma cavidade especifica sem que seja transferido calor da cavidade ou para a mesma por meios exteriores. Por exemplo, na configuração das FIGS. 2A a 2C, as molas helicoidais 12 podem aquecer durante 6 ciclos antes de serem arrefecidas.

De acordo com o presente invento é preferido que, logo que uma mola helicoidal 12 tenha sido aquecida até uma temperatura adequada, que se pode situar na gama de cerca de 204,5°C (400 graus F) até cerca de 704,4°C (1300 graus F), mas que estará normalmente na gama de cerca de 260,0°C (500 graus F) a cerca de 371,1°C (700 graus F), que empregando as técnicas preferidas, tal como está representado nas FIGS. 2 a 6 e tal como está descrito de acordo com esta descrição pormenorizada do invento, a mola helicoidal 12 tem de ser arrefecida a uma temperatura, a qual permitirá que a mola helicoidal 12 seja inserida no material de bolsa 13 sem provocar danos na estrutura do tecido. Assim, nas concretizações preferidas deste invento, que empregam tecidos naturais como material de bolsa 13, as molas helicoidais devem ser arrefecidas até uma 13 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ temperatura que não excede aproximadamente 65,6°C (150 graus F), antes de serem inseridas no material de bolsa 13. Para alguns tecidos sintéticos as temperaturas de arrefecimento das molas helicoidais podem ser significativamente mais elevadas do que para os tecidos naturais e podem situar-se numa gama de temperaturas até cerca de 371,1°C (700 graus F). O arrefecimento das molas helicoidais 12 pode ser conseguido utilizando uma variedade de técnicas de arrefecimento, incluindo a circulação de ar forçado, banhos de óleos de recirculação, água de recirculação, pulverizações combinadas de ar/água, arrefecimento por vórtice de ar comprimido, arrefecimento por ar de refrigeração forçado e semelhante.

Por exemplo, o arrefecimento das molas helicoidais 12 pode ser adequadamente conseguido pela utilização do ar ambiente, o qual é pressurizado, por exemplo, a 2492 Pa (10 polegadas de pressão de coluna de água) e então conduzido para uma série de câmaras no carrossel de condicionamento de molas helicoidais 40. Com velocidade alta, o volume de ar elevado, dirigido através dos arames das molas helicoidais e devido à massa relativamente baixa (normalmente 30 g) das molas helicoidais 12, o arrefecimento pode ser conseguido em quatro ou menos câmaras. Na configuração mostrada nas FIGS. 2A a 2C, o ar é direccionado através de quatro cavidades separadas 39, sendo o fluxo de ar redireccionado para um sentido oposto em cada cavidade sucessiva. É feita agora referência às FIGS. 7 e 8 para um entendimento do aparelho e processo de inserção de molas helicoidais 12 em bolsas, definidas pelo material de bolsa 13. De um modo geral, deve ser entendido que o processo inclui os passos de formação um tubo alongado de tecido 107, inserção de uma mola helicoidal 12 no tubo, e formação uma bolsa 123 em torno da mola helicoidal 12, ligando a mesma, por exemplo, através de soldadura ultra-sónica, dois costuras 108 transversais ao eixo longitudinal do tubo 107, uma costura 108 em cada lado da mola helicoidal 12 para manter a mola helicoidal 12 dentro da bolsa de tecido 103. Utilizando dois pares de mandíbulas 102, 103, e 104, 105, respectivamente, que servem para reter as molas helicoidais 12 e tecido 13 no lugar para o processo de soldadura e que servem para indexar as molas helicoidais em bolsas acabadas 124 fora do caminho, para permitir uma repetição do processo.

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Tal como está mostrado nas FIGS. 7 e 8, o tecido 13 é passado sob um rolo louco 27 (ver também FIG. 1B) de forma substancialmente plana. O tecido é então “reunido" em torno do exterior do tubo de formação 110, suspenso por dois varões 111, e incluindo uma alça de boca dianteira ou anel de formação 109. O tecido 13 é puxado através do tubo 110 de modo a criar um tubo de tecido 107 na saída ou boca a jusante do tubo de formação 110, sobrepondo-se os bodos livres do tecido numa costura plana em 108. O laço ou anel de formação 109 está ligado à boca dianteira do tubo de formação e proporciona um guiamento suave do tecido. O tecido 13 pode ser “reunido” para ser unido pelos rolos de guia (não mostrados), os quais podem ser do tipo com dentes ou deformáveis tal como são conhecidos na técnica.

Como explicado anteriormente, as molas helicoidais 12 são arrefecidas no carrossel de condicionamento 40. No fim de cada rotação indexada do carrossel 40 será descarregado uma mola helicoidal condicionada 12, caindo sob a influência da gravidade através de um furo de saída 120 na tampa do carrossel 40. A mola helicoidal metálica 12 cai num íman 121, o qual retém a mesma no lugar, enquanto um par de abas laterais de compressão sincronizadas 114 (apenas uma mostrada na FIG. 8) vem em conjunto para comprimir e centrar a mola helicoidal, enquanto estiver em cima do íman 121. Um elemento de empurrar e de vaivém 122 accionado por meios conhecidos na técnica empurra a mola helicoidal para fora do íman de uma maneira rolante e para a boca do tubo em tecido 107, ele próprio na boca do tubo de formação 110.

As molas helicoidais 112 são retidas por dentro dos tubos de formação 110 por atrito entre as extremidades das molas helicoidais 12 e do tecido 13. O tecido 13 está em contacto de atrito com as superfícies laterais verticais dirigidas para dentro 113 do tubo de formação 110. Uma mola helicoidal particular 112 é empurrada para o lugar pelo elemento de empurrar 112, logo após uma mola helicoidal 12 ter sido puxada ou indexada para jusante através de uma força de tracção no tubo de tecido 107. Como será explicado a seguir, esta força de tracção é proporcionada por uma acção de aperto das mandíbulas 102 a 105, posicionadas a jusante do tubo de formação.

Existem dois conjuntos das mandíbulas 102 a 105, um conjunto dianteiro, e um conjunto traseiro, os quais operam em sincronismo. O conjunto de mandíbulas

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 15 dianteiro inclui uma mandíbula dianteira superior 102 e uma mandíbula dianteira inferior 103, as quais operam em sincronismo. O conjunto de mandíbulas traseiro inclui a mandíbula traseira superior 104 e a mandíbula traseira inferior 105, que operam em sincronismo. O conjunto dianteiro das mandíbulas 102, 103 combina-se para apertar uma mola helicoidal especifica 12 e o conjunto traseiro das mandíbulas 104, 105 combina-se para apertar uma outra mola helicoidal 12 e um número de molas helicoidais a jusante (três na concretização mostrada).

As mandíbulas são semelhantes por cada uma ser composta por elementos de parede lateral direita e esquerda montados em lados opostos de um “meio tubo” central. Quando as duas mandíbulas de um conjunto se juntam, tal como mostrado na FIG. 7, os dois “meio tubos” juntam-se para, com efeito, encerrar como uma concha uma mola helicoidal dentro do tecido. Isto tem um efeito de alinhamento vantajoso. O conjunto de mandíbulas traseiro proporciona força de tracção adicional durante a indexação.

Após um par de molas helicoidais 12 ser apertado pelas mandíbulas nas posições mostradas nas FIG. 7, o equipamento de soldadura ultra-sónica 110 incluindo a ponta 99 é deslocado para cima de forma que o tubo sobreposto da bolsa de tecido 13 é “apertado” entre a ponta 99 e uma barra de bigorna 101, fixa rigidamente no lábio dianteiro da mandíbula superior dianteira 102. A barra de bigorna 101 tem “entalhes” para proporcionar uma soldadura transversal intermitente. A ponta 99 então é alimentada com energia ultra-sónica, de tal modo que a ponta 99 e a barra de bigorna 101 se combinam para formarem uma soldadura térmica transversal intermitente que, quando repetida, forma as bolsas 123, nas quais são inseridas as molas helicoidais 12, para formarem os produtos de mola helicoidal em bolsa 124 com molas helicoidais 12 em bolsas 123, formadas a partir de material de bolsa 13 tal como representado na FIG. 10.

Após o processo de soldadura, o equipamento 100 é então retirado para a sua posição retraída, tal como mostrada na FIG. 7. Um carrinho com movimento de vaivém (não mostrado), que retém as mandíbulas dianteira e traseira 102, 103, 104 e 105 é então indexado por meios adequados, tais como um cilindro pneumático, para puxar toda corrente de moías helicoidais 55 ao longo de apenas um diâmetro 16 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ de mola helicoidal. A fim de que o processo possa ser repetido, as mandíbulas 102 a 105 voltam então para apertarem a mola helicoidal disponível seguinte.

Numa concretização preferida, os passos de a) apertar, b) soldar, c) indexar, d) libertar e e) retornar, ocorrem nesta ordem e num único ciclo de coincidência global.

Embora a soldadura estacionária tenha sido descrita acima, deverá entender-se que a soldadura poderia ser executada de um modo em vaivém durante o movimento montando a ponta 99 no carrinho de vaivém, mantendo as mandíbulas 102 a 105, que estão montadas de um modo rotativo na carruagem em pontos de rotação tais como “P“ na FIG. 7.

Enquanto este invento tenha sido descrito com pormenores específicos com referência às concretizações descritas, deverá entender-se que podem ser efectuadas muitas variações e modificações dentro do âmbito do invento, como está descrito nas reivindicações anexas.

Lisboa, * & 20C1

Por SIMMONS COMPANY -O AGENTE OFICIAL-

Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA

Ag. Of. Pr. Ind.

Rua das Flores, 74-4.° 1200-195 LISBOA

Claims

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 1/8 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo de produção de molas helicoidais em bolsas (12) para utilização em construções com molas interiores para colchões, compreendendo: a formação de molas helicoidais (12) a partir de arame de mola a uma primeira temperatura, tendo o dito arame de mola tensões residuais inerentes; e a alimentação das ditas molas helicoidais (12) para um elemento de aquecimento (61, 74, 81, 39), adaptado para elevar de modo instantâneo a temperatura das ditas molas helicoidais (12) até uma segunda temperatura mais elevada, sendo a dita segunda temperatura suficiente para condicionar as ditas molas helicoidais (12), reduzindo substancialmente as ditas tensões residuais inerentes no arame de mola das ditas molas helicoidais (12); caracterizado por o dito processo compreender ainda: a formação de um tubo (107) a partir de tecido termicamente soldável (13) tendo uma temperatura de fusão; o abaixamento rápido da temperatura das molas helicoidais (12) condicionadas até uma terceira temperatura abaixo da dita temperatura de fusão ; a inserção das ditas molas helicoidais (12) no dito tubo de tecido (107); e a formação de soldaduras térmicas no dito tubo de tecido (107), em cada lado de cada uma das ditas molas helicoidais (12), proporcionando desta forma bolsas discretas (123), dentro das quais são colocadas as ditas molas helicoidais (12).
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito condicionamento das ditas molas helicoidais (12) ser executado utilizando uma técnica de aquecimento escolhida do grupo consistindo em aquecimento por indução e aquecimento por resistência.

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3 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a dita segunda temperatura, à qual é executado o condicionamento por temperatura, estar na gama de 260,0°C a cerca de 371,1°C .
4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a segunda temperatura ser de cerca de 315,6°C.
5 - Processo de acordo com qualquer uma reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizado por a dita segunda temperatura ser mais elevada do que a dita primeira temperatura, e a dita terceira temperatura estar entre as ditas primeira e segunda temperaturas.
6 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizado por as ditas molas helicoidais (12) permitirem o aquecimento após o dito condicionamento e antes do dito ajuste à dita terceira temperatura.
7 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 6, caracterizado por o dito processo ser um processo contínuo e as ditas molas helicoidais serem continuamente alimentadas para o dito elemento de aquecimento (61,74,81,39).
8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a dita terceira temperatura ser ajustada essencialmente de modo instantâneo com a finalização do condicionamento das ditas molas helicoidais (12).
9 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 8, caracterizado por as ditas molas helicoidais (12) serem inseridas num carrossel de condicionamento (40), tendo, pelo menos, uma cavidade (39) para recepção de mola helicoidal, de tal modo que a dita forma helicoidal (12) é posicionada dentro da dita cavidade (39).
10 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 9, caracterizado por ser utilizado ar a uma temperatura mais baixa do que a da dita segunda temperatura para arrefecer as ditas molas helicoidais (12).

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11 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 2 a 10, caracterizado por as ditas molas helicoidais (12) serem condicionadas fazendo passar selectivamente uma corrente eléctrica através das mesmas.
12 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 2 a 10, caracterizado por as ditas molas helicoidais (2 a 12) serem condicionadas fazendo passar as mesmas através de uma bobine de indução com energia eléctrica (43).
13 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 12, compreendendo os passos cíclicos de: (a) formação, à velocidade de uma por ciclo, de uma mola helicoidal (12) a partir de arame, de tal modo que a dita mola helicoidal (12) fica a uma primeira temperatura; (b) inserção, à velocidade de uma por ciclo, da dita mola helicoidal (12) num carrossel de condicionamento (40), tendo, pelo menos, uma cavidade para recepção de mola (39), de tal modo que a dita mola helicoidal (12) fica posicionada dentro da dita cavidade (39); (c) elevação instantânea da temperatura da dita mola helicoidal (12), enquanto na dita cavidade (39), de tal modo que a dita mola helicoidal (12) fica a uma segunda temperatura mais elevada do que a dita primeira temperatura, para reduzir a formação de tensões criadas na dita mola durante o passo (a); (d) fecho da dita cavidade (39) e permissão da dita mola helicoidal (12) permanecer dentro da dita cavidade (39) e se molhe, pelo menos, durante um ciclo; (e) formação de um tubo (107) a partir de um tecido soldável termicamente (13), tendo uma temperatura de fusão; (f) abertura da dita cavidade (39) e abaixamento rápido da temperatura da dita mola helicoidal (12), enquanto está dentro da dita cavidade (39) a uma temperatura mais baixa do que a dita temperatura de fusão; 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 4/8 (g) ejecção da dita mola helicoidal (12) da dita cavidade (39) à velocidade de uma por ciclo; (h) colocação da dita mola helicoidal (12) dentro do dito tubo de tecido (107); e (i) formação de soldaduras térmicas no dito tubo (107) para definirem uma bolsa discreta (123) por dentro da qual é colocada a dita mola.
14 - Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a dita mola helicoidal (12) ser arrefecida por ar forçado no passo (T).
15 - Processo de acordo com a reivindicações 13 ou 14, caracterizado por a dita mola helicoidal (12) ser aquecida no passo (“c”), fazendo passar corrente eléctrica através da dita mola.
16 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 15, que inclui ainda os passos de: (a) aperto da dita mola helicoidal (12) e do dito tecido (13) com elementos de mandíbula (102, 103, 104 e 105), tendo superfícies geralmente semicilíndricas estruturadas e dimensionadas para engatarem na dita mola helicoidal (12) e para permitirem o envolvimento do dito tecido (13) em torno da dita mola helicoidal (12) e envolverem a dita mola helicoidal com o tecido (13); (b) soldadura de uma costura transversal (108) através do dito tubo (107) de tecido, para formar parcialmente uma bolsa no dito tecido (13), para conter a dita mola helicoidal (12); (c) indexação das ditas mandíbulas (102, 103, 104, 105) para indexar de modo semelhante a dita mola (12) e o tecido (13); e (d) libertação as ditas mandíbulas (102, 103, 104, 105) da dita mola (12) e tecido (13).
17 - Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por no passo ("b”) a dita soldadura ser feita apertando o dito tecido (13) entre uma ponta ultra- 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 5/8 sónica (99) e uma bigorna (101), ligada a uma das ditas mandíbulas (102) e alimentado com energia a dita ponta ultra-sónica (99) para criar uma costura soldada termicamente no dito tecido.
18 - Processo de acordo com as reivindicações 16 ou 17, caracterizado por no passo (“b”) a dita soldadura completar uma bolsa (123) em torno da dita mola helicoidal (12)
19 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 18, incluindo os passo de: (a) formação de um tubo (107) de tecido flexível (103) dentro de um tubo de formação substancialmente rígido (110); (b) inserção de uma primeira mola helicoidal (12) dentro do dito tubo (107) do tecido e dentro do dito tubo de formação (110) num ponto estacionário relativamente ao dito tubo de formação (110), de tal modo que cada uma das extremidades opostas da dita primeira mola helicoidal (12) força cada uma camada de tecido (13), que por sua vez é forçada contra uma parede correspondente (113) do dito tubo de formação (110); (c) impulso e indexação do dito tecido (13) a jusante da dita primeira mola helicoidal (12), de tal modo que a dita mola helicoidal (12) e dito tecido (13) são indexados em conjunto dentro do dito tubo (110); e (d) inserção de uma segunda mola helicoidal (12) por dentro do dito tubo (107) do tecido e dentro do dito tubo de formação (110) no dito ponto estacionário relativamente ao dito tubo de formação (110), de tal modo que cada uma das extremidades opostas da dita segunda mola helicoidal força a uma camada de tecido (13) sendo ela própria forçada contra uma parede correspondente do dito tubo de formação (110).
20 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 19, incluindo os passo de: (a) formação de um tubo (107) de tecido (13) dentro de um tubo de formação envolvente substancialmente rígido (110); 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 6/8 (b) inserção de uma mola helicoidal (12) dentro do dito tubo (107) do tecido e dentro do dito tubo de formação rígido (110), de uma maneira tal que as extremidades opostas da dita mola helicoidal (12) são forçadas contra o dito tubo de tecido (107) e o dito tubo de formação rígido (110); (c) indexação do dito tubo de tecido (107) com a dita mola helicoidal (12) através do dito tubo de formação rígido (110) e provocando que a dita mola helicoidal (12) saia do dito tubo de formação rígido (110); (d) soldadura de uma primeira costura transversal (108) num lado oposto da dita mola (12); (e) indexação do dito tubo (107) uma segunda vez; e (f) soldadura uma segunda costura transversal (108) no lado oposto da dita mola helicoidal (12).
21 - Aparelho (60, 70, 80, 90) para formar as molas helicoidais (12) em bolsas para utilização em construções com molas interiores, compreendendo: meios (50) para formação de molas helicoidais (12) a partir de arame de mola a uma primeira temperatura, tendo o dito arame de mola tensões residuais inerentes; meios (43, 72, 83, 85) para elevarem de modo instantâneo a temperatura das ditas molas helicoidais (12) para uma segunda temperatura suficiente para condicionar as ditas molas helicoidais (12), reduzindo substancialmente as ditas tensões residuais inerentes no arame de mola das ditas molas helicoidais (12); caracterizado por o dito aparelho (60, 70, 80, 90) compreender ainda: meios (27, 110 111) para formação de um tubo (107) de tecido a partir de um material de tecido soldável termicamente (13), tendo uma temperatura de fusão; meios (63, 64) para baixarem rapidamente a temperatura das molas helicoidais condicionadas (12) até uma temperatura abaixo da dita temperatura de fusão o

86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 7/8 suficiente para permitir a inserção das ditas molas helicoidais condicionadas (12) no dito tubo em tecido (107); e meios (112, 114, 121) para inserirem as ditas molas helicoidais (12) no dito tubo de tecido (107).
22 - Aparelho (60, 70, 80, 90) de acordo com a reivindicação 21, em que os ditos meios (43, 72, 83, 85) para elevação da temperatura das ditas molas helicoidais (12) compreendem um dispositivo de aquecimento, para aquecimento das ditas molas helicoidais (12) por um processo seleccionado do grupo que consiste no aquecimento por indução e aquecimento por resistência.
23 - Aparelho (60, 70, 80, 90) de acordo com a reivindicação 21 ou 22, em que os ditos meios (43, 72, 83, 85) para elevação da temperatura das ditas molas helicoidais (12) compreendem um dispositivo de aquecimento para aquecimento das ditas molas helicoidais (12) para a dita segunda temperatura, e a dita segunda temperatura estar na gama de cerca de 260,0°C e cerca de 371,1°C.
24 - Aparelho (60, 70, 80, 90) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 21 a 23, em que os ditos meios (63, 64) para ajustamento da temperatura das molas helicoidais condicionadas (12) a uma temperatura abaixo da dita temperatura de fusão compreendem um dispositivo de arrefecimento.
25 - Aparelho (60, 70, 80, 90) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 21 a 24, incluindo ainda meios (40) para molharem as ditas molas helicoidais (12) após o dito condicionamento das ditas molas helicoidais (12) e antes do dito ajustamento da dita temperatura à dita temperatura abaixo da dita temperatura de fusão.
26 - Aparelho (60, 70, 80, 90) de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 25, em que os ditos meios (63, 64) para ajustamento da temperatura das molas helicoidais condicionadas (12) à dita temperatura abaixo da dita temperatura de fusão são um dispositivo estruturado, para permitir um 86 379 ΕΡ Ο 772 547/ΡΤ 8/8 ajustamento essencialmente instantâneo da dita temperatura abaixo da dita temperatura de fusão com a finalização do condicionamento das ditas molas helicoidais (12). Lisboa, Por SIMMONS COMPANY - O AGENTE OFICIAL - O ADJQRTO

•ngTCÃNTÔNIO JOÃO DA CUNHA FERREI RA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores( 74-4.° 1200-195 LISBOA