Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Drehen und Entspannen von zu einem Block gepressten und in einer Federtaschenschlange eingelegten Federn gemäss oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gegenstand ist weiter eine Vorrichtung zum Drehen und Entspannen von zu einem Block gepressten und in einer Federtasche eingelegten Federn gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Federn für die Herstellung von Matratzen, Polstermöbeln, Kissen und dergleichen lassen sich auf verschiedene Weise miteinander verbinden, um in verbundenem Zustand mit Deckmaterialien und einem überzugsstoff ummantelt zu werden. Bei der vorliegenden Erfindung geht es um Federn, die in Reihen in textile Taschen aus Baumwollstoff oder Vlies, sogenannte Federtaschenschlangen, eingelegt werden, welche Federtaschenschlangen später gegenseitig miteinander verbunden, z. B. durch Ultraschall verschweisst oder verklebt werden. Nach der Herstellung der Federn auf einer Federwindemaschine werden diese in axialer Richtung zu einem Block zusammengepresst, d.h. die Federwindungen liegen vollständig aneinander an. In dieser zusammengepressten Form erfolgt das Einschieben in die Federtaschenschlange, welche meist aus einem zwischen dessen Längskanten gefalteten Baumwollstoff- oder Vliesband besteht. Vor oder nach dem Einschieben werden zwischen den nun in einer Reihe zu liegen kommenden zusammengepressten Federn linienförmige Schweissungen angebracht oder genäht, so dass einzelne Taschenabschnitte entstehen. Nach dem Einschieben der Federn werden die freien Kanten des Taschenmaterials miteinander verbunden. Die eingetaschten Federn liegen nun mehr oder weniger zusammengepresst gehalten innerhalb der Taschenabschnitte der Federtaschenschlange und müssen für die Weiterverarbeitung um 90° umgelegt werden, damit sie sich mindestens teilweise entspannen und die Gebrauchshöhe annehmen können.
Aus der EP-A1 0 967 031 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der die eingetaschten, zusammengepressten Federn innerhalb der Taschenabschnitte umgelegt und entspannt werden können. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Federtaschenschlange entlang einer Längskante des Taschenmaterials durch eine Klemmvorrichtung gehalten.
Danach wird jede einzelne Feder von einem propellerartigen Flügel, dessen horizontal liegende Achse über der zusammengepressten Feder angeordnet ist, von einem Flügelende erfasst und der obenliegende Endring der Feder parallel zu den die Taschenabschnitte bildenden Nähten verschoben. Dadurch kann sich die Feder teilweise entspannen. Sobald die obere Endwindung bezüglich der unteren, feststehenden Endwindung einen bestimmten Abstand erreicht hat, dreht sich die Feder von selbst und deren Achse liegt nun in der Horizontalen, d.h. parallel zu den Schweissnähten zwischen den einzelnen Taschenabschnitten. In einer anderen Ausgestaltung der bekannten Vorrichtung tritt an Stelle eines Propellers ein quer zu den Federtaschen verfahrbarer Schubfinger, der die zusammengepresste Feder ebenfalls an deren oberen Endring erfasst und soweit seitlich verschiebt, bis die Feder durch die eigene Spannkraft sich um 90° dreht.
Eine weitere Möglichkeit, die Federn aufzustellen, ist eine rotierende Schnecke, deren Gewindegänge den gleichen Effekt erzielen.
Diese bekannten Vorrichtungen erfüllen ihre Aufgabe einwandfrei, solange alle Bewegungen und die gegenseitige Lage von Schubfinger und Feder exakt aufeinander abgestimmt sind und die Feder zudem nicht aus einem zu dünnen Draht hergestellt ist. Wenn aus welchen Gründen auch immer das Umlegen (in der Fachsprache auch Aufstellen genannt) der Feder nicht auf Anhieb gelingt, so bleibt die Feder in der ursprünglichen Lage und muss nachträglich von Hand umgelegt werden. Dies verunmöglicht einen einwandfreien Verfahrensablauf. Ausserdem besteht bei der rotierenden Schnecke zusätzlich die Gefahr der Beschädigung des Taschenmaterials.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Umlegen von eingetaschten Federn, das bzw. die sicherstellt, dass alle Federn in den Taschenabschnitten nach dem Durchlaufen der Vorrichtung die gewünschte Stellung einnehmen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3.
Es gelingt mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung ein einwandfreies Drehen der Federn dadurch, dass jede Feder nicht nur einmal, sondern mehrere Male in den Wirkbereich des Stabes, mit dem die Feder aufgestellt wird, gelangt. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Feder exakt in der Mitte des Taschenabschnitts liegt oder nicht. Es spielt auch keine Rolle, welche geometrische Form die Endringe aufweisen. Sind in den Federtaschenschlangen Leertaschen vorhanden, deren Breite ungleich der gefüllten Taschen sein können, ergeben sich durch diese Positionsverschiebungen keine Probleme beim Aufstellen der Federn in den benachbarten Taschen. Im weiteren können Beschädigungen des Taschenmaterials verhindert werden, da der Stab die Feder seitlich erfasst und stets nur die für die Drehung notwendigen Kräfte über eine grosse Fläche verteilt auf die Federn und das zwischen Feder und Stab liegende textile Taschenmaterial ausgeübt werden. Das Verfahren kann nachträglich in bestehende Taschenfedermaschinen eingebaut werden und umfasst nur wenige wartungsfreie Teile, die sich an die zu verarbeitenden Federn mit geringem Aufwand anpassen lassen. Bei herkömmlichen Vorrichtungen mit Schubfinger kann der Antrieb des letzteren direkt für den Antrieb der Schubstange benutzt werden. Es ist eine Umrüstung mit minimalem Aufwand möglich.
Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Der in Figur 1 schematisch dargestellte Ausschnitt zeigt eine Federtaschenschlange 1, in welcher auf der rechten Seite in Taschenabschnitten sechs jeweils zu einem Block zusammengepresste Federn 3 liegen. Sie nehmen diese Position ein, nachdem sie von einer entsprechend ausgebildeten bekannten Einschubvorrichtung in Richtung des Pfeiles P in den anfänglich entlang der Kante 5 offenen Taschenabschnitt a,b,c,d,e,f,g h,i eingeschoben worden sind. Zwischen den einzelnen Federn 3 ist die Federtaschenschlange 1 durch Nähte, beispielsweise durch Ultraschall geschweisste oder durch eine Nähmaschine gefertigte Nähte 7 in ein Vielzahl von Taschenabschnitte aufgeteilt. Nach dem Einschieben der zusammengepressten Federn 3 wird die offene Seite der Taschenabschnitte durch eine parallel zur Schlange 1 verlaufende Naht 9 verschlossen.
Die drei auf der linken Seite dargestellten Federn 3 sind durch eine Federaufstell- oder Federwendevorrichtung bereits um 90° gedreht worden. Die Symmetrieachsen A dieser Federn 3 liegen nun um 90° gedreht zur ursprünglichen Lage. Die Federtaschenschlange 1 wird auf einer Auflage- und Transportfläche 11 durch nicht dargestellte Mittel in Richtung des Pfeiles S schrittweise vorgeschoben. Das Einschieben der zu einem Block zusammengepressten Federn 3 erfolgt, in den Figuren nicht sichtbar, auf der rechten Figurenseite. Die nun innerhalb der Taschenabschnitte liegenden zusammengepressten Federn, deren Achsen A senkrecht zur Transportfläche liegen, gelangen durch die Vorschubschritte in den Bereich einer seitlich der Kante 5 angeordneten Schubstange 13, deren unterer Schenkel 14 in Ausgangsstellung parallel zur Kante 5 liegt und sich über die Länge mehrerer Taschenabschnitte erstreckt. Die Schubstange 13 ist an ihrem Ende 21 um eine Achse B schwenkbar angelenkt. Das andere Ende 15 ist an einer Verbindungsstange 17 befestigt, die eine Verbindung zu einem Linearantrieb 19 herstellt, der eine horizontale Schwenkbewegung der Schubstange 13 um die Achse B erlaubt. Ein zweiter Linearantrieb 23, der mit dem Ende der Antriebsstange 25 des ersten Linearantriebs 19 verbunden ist, ermöglicht eine vertikale Bewegung der Schubstange 13. Eine gelenkige Verbindung 25 zwischen der Antriebsstange des zweiten Linearantriebs 23 mit der Verbindungsstange 17 erlaubt die für das Aufstellen der Federn 3 notwendige Beweglichkeit.
Im ersten Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist der Linearantrieb 19 an seinem der Schubstange 13 abgewendeten Ende 27 gelenkig mit dem Maschinengestell (nicht dargestellt) verbunden. In der Ruhestellung (gebrochene Linien) liegt der untere Schenkel 14 des Stabs 13 parallel zur Kante 5 der Federtasche 1 und in spitzem Winkel geneigt zur Ebene der Transportfläche 11. Zu Beginn des nun nachfolgend beschriebenen Aufstellvorgangs liegen gemäss Figur 1 bereits drei Federn in ihrer endgültigen Position (horizontale Achse A) in den Taschenabschnitten a,b,c. An diese drei Federn 3 schliessen die Taschenabschnitte d-i an, in denen die Federn 3 noch als Block zusammengepresst sind. Die Schubstange 13 bzw. deren untenliegender Schenkel 14 ist durch den zweiten Linearantrieb 23 in die Arbeitsstellung gefahren worden, in der der untere Schenkel 14 nun parallel oder im wesentlichen parallel zur Transportfläche 11 liegt (vergleiche Querschnitte gemäss Figuren 9 und 10). Der Schenkel 14 der Schubstange 13 bzw. ein am Schenkel 14 befestigtes Profil 29 oder eine auf der Stange 14 drehbar befestigte Hülse 31 liegen in einem Abstand Y von der Transportfläche 11. Der Abstand ist derart bemessen, dass die vordere Kante 33 des Profils 29 bzw. der vordere Scheitel der Hülse 31 unterhalb des oberen Endringes 35 der Feder 3 liegt.
Während des Arbeitshubes (Figur 2) schwenkt nun der erste Linearantrieb 19 den Stab 13 um die Achse B (Pfeilrichtung Z). Dabei wird die Feder 3, welche sich im Taschenabschnitt d befindet, an oder unter ihrem Endring 35 erfasst und quer zur Taschenschlange 1 verschoben. Nun kippt die Feder 3 innerhalb des Taschenabschnitts d und entspannt sich, so dass deren Achse A am Schluss des Schwenkvorganges horizontal bzw. parallel zur Transportfläche 11 liegt. Die benachbarte Feder 3 im Taschenabschnitt e wird ebenfalls vom Stab 13 erfasst, möglicherweise aber noch nicht vollständig umgekippt. Wenn sie nur teilweise erfasst worden ist, so wird sie möglicherweise beim Hochfahren des Stabes 13 (Figur 3) wieder in die ursprüngliche zusammengepresste Stellung zurückkehren. Dies spielt aber keine Rolle, denn beim nächsten Vorschub der Schubstange 13, der erfolgt nachdem die Taschenfederschlange um eine Taschenabschnittsbreite vorgeschoben worden ist, wird die Feder 3 ein weiteres Mal erfasst und wie zuvor die Feder 3 im Taschenabschnitt d aufgestellt.
Damit der Stab 13 in die Ausgangsposition zurückkehren kann, wird er, wie bereits erwähnt, am Ende des ersten Arbeitshubes vom zweiten Linearantrieb 23 angehoben und vom ersten Linearantrieb 19 in die Ausgangsstellung zurückgeführt (vergleiche Figur 4). Nun kann der Vorschub der Taschenfederschlange erfolgen.
Während der Schwenkung des Stabes 3 wird die Taschenfederschlange 1 an deren Kante 5 durch ein geeignetes, nicht dargestelltes Mittel festgehalten, um ein Verschieben auf der Transportfläche 13 zu vermeiden.
Federkernmatratzen können unterschiedliche Breiten aufweisen. Dies bedingt, dass in den Taschenfederschlangen 1 eine unterschiedliche Anzahl von Taschenfedern 3 bzw. Taschenfederabschnitte vorhanden sind. Auch ist der Durchmesser der Federn 3 je nach Ausbildung des Federkerns unterschiedlich. Am Ende einer solchen auf die Breite des Federkerns abgestimmten Federtaschenschlange 1 wird entweder ein Taschenabschnitt leergelassen oder vorzugsweise ein schmalerer Leerabschnitt erzeugt. Insbesondere durch die Erzeugung eines schmaleren Abschnitts (Leertasche) ergibt sich eine Positionsverschiebung zwischen der Schubstange 13 und der Lage der Feder 3 bezüglich der Schubstange 13. Diese Verschiebung kann entweder durch eine entsprechende Korrektur des Vorschubes behoben werden oder aber man verzichtet darauf, denn die erfindungsgemässe Schubstange 13 ist in der Lage, Federn 3, die nicht exakt immer an dergleichen Stelle liegen, ebenfalls sicher aufzustellen. Aus Figur 5 ist klar ersichtlich, wie eine solche Verschiebung v zustande kommt und wie sie sich auf den Abstand der beiden benachbarten Federn 3 auswirkt.
In den Figuren 6 und 7 ist dargestellt, auf welch einfache Weise sich die Aufstellvorrichtung, d.h. der Schubstab 13 an die Gegebenheiten, d.h. den Abstand W zwischen den einzelnen Federn 3 bzw. Federntaschenabschnitten (Figur 7) oder deren Höhe H, einstellbar ist. Die Verstellung der Einschubvorrichtung bei Änderung des Abstandes w erfolgt durch einfaches Verschieben entlang der Pfeile M; die Einstellung der Vorrichtung auf die Höhe H der Feder 3 erfolgt durch den Hub des ersten Linearantriebes 19, welcher sich in einer Änderung des Schwenkwinkels des Stabes 13 um die Achse B auswirkt. Bevorzugterweise befindet sich das vordere Ende E der Stange 13 bzw. der Rolle 31 oder des Profils 29 zwischen zwei Federn 3. Damit lässt sich erreichen, dass die Feder 3 nicht an der Kante E verhakt. Zudem wird die Beschädigung des Taschenmaterials damit weiter vermindert.
Im folgenden werden zwei weitere Ausführungsbeispiele von Antrieben für den Stab 13 erläutert. In Figur 11 ist der Linearantrieb 19 um eine horizontale Achse C am nicht dargestellten Maschinengestell angelenkt. Am vorderen Ende der Schubstange 17 ist ein sphärisches Lager oder Gelenk 25 ausgebildet, welches zusammen mit einer um die Achse q schwenkbaren Befestigungsplatte 41 die Auslenkung des vertikal verlaufenden Führungsteils 18 des Stabes 13 beim Arbeitshub und beim Anheben ausgleicht. Das Anheben des Stabes 13 erfolgt durch den Pneumatikzylinder (Linearantrieb) 23, der ebenfalls am nicht dargestellten Maschinengestell angelenkt ist und am Linearantrieb 19 angreift. Das erste Ende 21 des Stabes 13 ist, wie bereits in Figur 3 dargestellt, um die feste Achse B schwenkbar in einem sphärischen Lager 43 geführt. Die in Figur 11 dargestellte Antriebsvorrichtung für den Stab 13 entspricht derjenigen, wie sie für die bekannten aus dem Stand der Technik Umlege- bzw. Aufstellfinger benutzt wird und als Antrieb für den Stab 13 weiter benutzbar ist.
In der Ausführung des Stabantriebs gemäss Figur 12 sind sowohl der Linearantrieb 19 für den Arbeitshub als auch der Hubantrieb 23 zum Anheben des Stabes 13 und die Verbindung zwischen der Schubstange 13 und der Verbindungsstange 18 durch sphärische Lager miteinander verbunden. Dies erlaubt einen sehr einfachen und kostengünstig herzustellenden konstruktiven Aufbau.
In der Ausgestaltung der Erfindung gemäss Figur 13, welche Ähnlichkeiten mit derjenigen in Figur 1 aufweist, ist der Linearantrieb 19 fest mit dem nicht dargestellten Maschinengestell verbunden. Der Hubantrieb 23 ist am vorderen Ende der Antriebsstange 25 des ersten Antriebs 19 verbunden. Der Längenausgleich zwischen dem Ende der Schubstange 13 und der festangeordneten Antriebsanordnung erfolgt durch eine geschlitzte Platte 47, die am Ende der Antriebsstange des zweiten Linearantriebs 23 befestigt ist.
Alternativ zu einer Schwenkbewegung des Stabes 13 könnte dieser in Schräglage, wie in Figur 6 dargestellt, lotrecht zur Transportrichtung S über die Taschenfederschlange 1 verschieb- und vertikal in der Höhe einstellbar ausgebildet sein (keine Abbildung).