(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝具用の内部ばね部材に使用されるポケットコイルばねを製造する方法であって、
ばね線材から第１の温度で複数のコイルばねを形成するステップであって、前記第１温度は、前記コイルばねの内部に固有の残留応力を残す冷間加工温度であるステップと、
前記複数のコイルばねを加熱部材に供給して、前記コイルばねの温度を、前記第１温度よりも高く、前記コイルばね中の前記固有残留応力を低減させるのに十分な第２の温度に上昇させるステップと、
熱溶接可能な布からチューブを形成するステップと、
前記コイルばねの温度を、前記第２温度から、前記コイルばねの前記布チューブへの挿入が可能になるような第３の温度に急激に下降させるステップと、
前記複数のコイルばねを前記布チューブに挿入するステップと、
前記布チューブ内に熱溶接部を形成して、前記複数のコイルばねを収容する複数の個別のポケットを形成するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記加熱部材は、誘導加熱及び抵抗加熱の少なくとも一方によって、前記コイルばねの温度を前記第２温度に上昇させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２温度は、約260℃〜約370℃の範囲内にある、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２温度は、約315℃である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第３温度は、前記第１温度と前記第２温度の中間である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記コイルばねは、前記加熱部材への前記コイルばねの供給の後であって前記コイルばねの温度の前記第３温度への下降よりも前にソーキングできるようになっている、請求項１記載の方法。
【請求項７】
寝具用の内部ばね部材に使用される、複数のポケットコイルばねからなる連続ストリングを製造する方法であって、
ａ）線材からコイルばねを、このコイルばねが冷間加工温度である第１の温度になるように形成するステップと、
ｂ）前記コイルばねの温度を前記第１温度よりも高い第２の温度に上昇させて、ステップ“a"の間に前記ばねに生成された成形応力を低減するステップと、
ｃ）少なくとも１個のコイル受入キャビティを有する回転ラックに前記コイルばねを、このコイルばねが前記キャビティ内に配置されるように挿入するステップと、
ｄ）熱溶接可能な布材から布のチューブを形成するステップと、
ｅ）前記コイルばねが、前記コイルばねの前記布チューブへの挿入が可能になるような第３の温度になるように、前記コイルばねが前記キャビティ内にある間、前記コイルばねの温度を前記第２の温度から急激に下降させるステップと、
ｆ）前記コイルばねを前記キャビティから取り出すステップと、
ｇ）前記コイルばねを前記布チューブ内に挿入するステップと、
ｈ）前記布チューブ内に熱溶接部を形成して、前記コイルばねを収容する個別のポケットを形成するステップと、
を備える方法。
【請求項８】
ステップ“e"は、前記第２温度よりも低い温度の冷却空気を前記コイルばねの周辺に流す、請求項７記載の方法。
【請求項９】
ステップ“b"は、前記コイルばねに電流を流すことにより前記コイルばねを加熱する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
ステップ“b"は、通電された誘導コイルに前記コイルばねを通すことによって前記コイルばねを加熱する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
寝具用の内部ばね部材に使用される、複数のポケットコイルばねからなる連続ストリングを製造する方法であって、
ａ）線材からコイルばねを１サイクルあたり１個の割合で、当該コイルばねが冷間加工温度である第１の温度になるように形成するステップと、
ｂ）前記コイルばねを回転ラックのコイル受入キャビティ内に１サイクルあたり１個の割合で配置するステップと、
ｃ）前記コイルばねが前記第１温度よりも高い第２の温度になるように、前記コイルばねが前記キャビティ内にある間、前記コイルばねの温度を急激に上昇させて、ステップ“a"の間に前記コイルばねに生成された成形応力を低減するステップと、
ｄ）前記キャビティを閉じて、前記コイルばねを前記キャビティ内に保持し、少なくとも１サイクルの間、ソーキングできるようにするステップと、
ｅ）熱溶接可能な布からチューブを形成するステップと、
ｆ）前記キャビティを開き、前記コイルばねが前記キャビティ内にある間、前記コイルばねの温度を、前記第２の温度から、前記コイルばねの前記布チューブへの挿入が可能になるような第３の温度に急激に下降させるステップと、
ｇ）前記コイルばねを前記キャビティから１サイクルあたり１個の割合で取り出すステップと、
ｈ）前記コイルばねを前記布チューブに挿入するステップと、
ｉ）前記チューブに熱溶接部を形成し、前記コイルばねを収容する個別のポケットを形成するステップと、
を備える方法。
【請求項１２】
ステップ“f"は、冷却空気を前記コイルばねの周辺に流すことによって前記コイルばねを冷却する、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
ステップ“c"は、前記コイルばねに電流を流すことによって前記コイルばねを加熱する、請求項11記載の方法。
【請求項１４】
寝具用の内部ばね部材に使用されるポケットコイルばねを形成する装置であって、
ばね線材から第１の温度でコイルばねを形成する手段であって、前記第１温度は、前記コイルばねの内部に固有の残留応力を残す冷間加工温度である手段と、
前記コイルばねの温度を、前記第１温度よりも高く、前記コイルばね中の前記固有残留応力を低減するのに十分な第２の温度に上昇させる手段と、
熱溶接可能な布材から布のチューブを形成する手段と、
前記コイルばねの温度を、前記第２の温度から、前記コイルばねの布チューブへの挿入が可能になるような第３の温度に迅速に下降させる手段と、
前記コイルばねを前記布チューブに挿入する手段と、
を備える装置。
【請求項１５】
前記コイルばねの温度を上昇させる前記手段は、誘導加熱及び抵抗過熱の少なくとも一方によって前記コイルばねを加熱する加熱装置を備えている、請求項14記載の装置。
【請求項１６】
前記コイルばねの温度を上昇させる前記手段は、前記コイルばねを前記第２温度に加熱する加熱装置を備えており、前記第２温度は、約260℃〜約370℃の範囲内にある、請求項14記載の装置。
【請求項１７】
前記コイルばねの温度を前記第３温度に下降させる前記手段は、冷却装置を備えている、請求項15記載の装置。
【請求項１８】
前記コイルばねの温度を前記第２温度に上昇させた後、前記第３温度へ下降させる前に前記コイルばねをソーキングする手段を更に備える請求項14記載の装置。
【請求項１９】
前記コイルばねの温度を前記第３温度に下降させる前記手段は、油浴再循環冷却、水再循環冷却、空気・水霧混合冷却、圧縮空気渦冷却、強制冷気冷却、および強制周囲温度空気冷却からなる群から選択される方法によって前記コイルばねを冷却する、請求項14記載の装置。
【請求項２０】
寝具用の内部ばね部材に使用されるポケットコイルばねであって、第１の温度でばね線材から形成されたコイルばねを含んでおり、前記第１温度は、前記コイルばねの内部に固有の残留応力を残す冷間加工温度であり、その固有残留応力は、前記第１温度よりも高い第２の温度に前記コイルばねの温度を上昇させることにより低減されており、この応力低減済みコイルばねの温度は、前記第２温度から、当該応力低減済みコイルばねの布ポケットへの挿入が可能になるような第３の温度に下降させられており、前記コイルばねは、布ポケットに挿入されているポケットコイルばね。
【請求項２１】
前記コイルばね中の前記固有残留応力は、誘導加熱及び抵抗加熱の少なくとも一方により低減されている、請求項20記載のポケットコイルばね。
【請求項２２】
前記第２温度は、約260℃〜約370℃の範囲内にある、請求項21記載のポケットコイルばね。
【請求項２３】
前記応力低減済みコイルばねの前記温度は、冷却装置によって前記第３の温度に下降させられている、請求項21記載のポケットコイルばね。
【請求項２４】
前記コイルばねは、その固有残留応力が低減された後であってその温度が前記第３温度に下降させられるよりも前にソーキングされている、請求項20記載のポケットコイルばね。
【請求項２５】
前記第３温度は、前記第１温度と前記第２温度の中間である、請求項20記載のポケットコイルばね。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、全体として寝具類、すなわちマットレス及びボックススプリングに関する。本発明は、特に、マットレスやボックススプリングで後で使用されるポケット材の設置のためのコイルばねの応力除去処理方法、及び複数のポケットコイルばねからなるストリングを作製する方法に関する。
関連技術の説明
線材を個々のコイルばねに成形し、これらのコイルばねを組み合わせて、マットレスやボックススプリングとして使用することの可能な単一の内部ばねユニットにする技術が知られている。
また、個々に“ポケット（袋詰め）”されたコイルを用意し、後でマットレス又はボックススプリング内に内張りを行うためにこのようなポケットコイルを集成して内部ばね部材を形成する技術も知られている。このポケットコイルばねを集成する方法及び装置の例は、スタンプ（Stumpf）に与えられた米国特許第4439977号に示されている。この内容は、参照文献として本明細書に組み込まれる。マットレス装置内の内部ばねユニットとして設置するために、複数のポケットコイル群を組み合わせて複数のコイルからなる一体のストリング又はアレイを形成する方法及び装置が、米国特許第4578834号及び4986518号に示されている。これらの内容も参照文献として本明細書に組み込まれる。上記のシステムは、従来の構造における幾つかの利点を与えているが、改善の必要も依然として存在しうる。例えば、米国特許第4439977号に示されるようにコイルが袋への収容のために圧縮されると、これらのコイルに「歪み（set）」が生じやすく、高さ又は荷重の永久的な損失という欠点を生じやすい。また、線材が成形中に応力を受けやすいという欠点もある。なお、成形中に応力が加わると、コイルばねに残留損傷（residual fault）が生じる場合がある。
従って、欠点となる「歪み」状態を含んだ応力に起因する問題点を示さないばねを実現する必要が産業界で認識されている。
コイルばねの一般的な熱処理が知られている。例えば、“オープンコイル”内部ばね部材を形成し、このようなオープンコイル内部ばね部材を応力除去用の炉に入れる技術が知られている。しかしながら、ポケットコイルからなる内部ばね部材の場合、このような構造は炉加熱に向いていない。というのも、炉加熱で受けるような高温にさらされると、例えば、複数のポケットコイルばねを一括して保持するポケット布やにかわが劣化するからである。
従って、改良されたポケットコイル及びポケットコイルからなる内部ばね部材を提供する方法及び装置を実現し、これによって製造された製品を提供する必要が認識されている。
発明の概要
本発明は、改良を加えたポケットコイル及びこのポケットコイルからなる内部ばね部材を提供することを目的としている。ここでは、ポケットばね線材金属コイルばねが、ポケット用の布に収容される前に熱処理等の方法により状態調節される。ポケット用布への収容は、ばね線材中の固有残留応力が低減され、コイルばねの耐久性及び弾性をより長い期間にわたって維持できるような方式で行われる。特に、本発明は、線材から形成されたコイルばねを熱処理する方法及び装置、並びに、引き続き行われるポケット用布へのコイルばねの挿入に関連している。また、本発明は、このようにして製造されたマットレス製品及びこれにより製造されたコイルばねにも関連している。
圧縮コイルばねの線材中の不要な残留応力を低減又は完全に除去する必要及び低減又は除去のための物質変換に関して述べると、このような圧縮コイルばねの線材中の残留応力は、一般的に二つのタイプに分かれる。すなわち、線引残留応力（wire drawing residual stress）とコイル成形残留応力（coil formation residual stress）である。どちらのタイプの応力も、ばね線材中の金属の冷間加工により生じる。
線引残留応力について述べると、炭素鋼線材は、ポケットコイルばね用に製造されるときは、例えば直径7/32インチ（0.21875インチ）又は1/4インチ（0.25インチ）の熱間圧延された高炭素1070鋼ロッドから冷間引抜きされる。これらのロッドは、通常、0.068インチ〜0.094インチという線材直径範囲に達するまで、直径縮小ダイで縮小される。このような線材中の冷間加工歪（変形）に起因する断面積の大幅な減少により、明確にタイプの異なる複数の残留応力パターンが形成され保持される。この残留応力パターンには、縦応力（線材の軸線に平行で、線材の表面では張力、線材の軸線では圧縮力を示す）、半径方向応力（線材の軸線にほぼ垂直で、軸線で圧縮力を示す）、及び周方向応力（縦応力と同じパターンを示す）が含まれている。
次に、コイル成形残留応力について述べると、線材が圧縮コイルばねに成形されるときに付加的な残留応力が付与され、これにより、線引作業によって線材中に既に存在する残留応力が変化するものと思われる。この付加的な冷間加工に起因する付加的なコイル成形応力により、線材中に付加的な差分塑性歪み（変形）が生じ、その結果、他のタイプの残留応力パターンが線材中に形成され保持されることになる。コイル圧縮ばね線材の螺旋巻き部分（helical convolution）を形成するときの線材のねじり加工に起因して、ばねの有効巻き部分（active convolution）に含まれる線材は幾つかのレベルのねじり残留応力を含んでいるため、上記他のタイプの残留応力パターンには、圧縮残留応力（平均コイル径の内側に位置する線材中）、引張応力（平均コイル径の外側に位置する線材中）、及びねじり応力が含まれている。
前述の線引残留応力とコイル成形残留応力との組み合わせにより、圧縮コイルばねの性能、負荷容量、自由高さ保持力、歪み抵抗、及び疲労抵抗に関する問題が生じることが知られている。従って、これらの望ましくない応力を除去することが必要である。
ポケットコイル製品中の圧縮コイルばねの応力除去を達成するために、機械塑性変形を選択的に加えて応力の均衡をとることもできる。しかし、好ましくは、加熱を選択的に行うことにより応力の均衡を達成すると良い。布ポケット（布袋）に圧縮コイルばねを安全に挿入できるように、これらの工程の後に冷却を行っても良い。
究極的には望ましくない応力の完全な除去を含む残留応力の低減は、例えば、ばね中の線材の選択的機械冷間加工（例えばショットピーニング）、超音波処理、レーザ加熱、抵抗炉での加熱、誘導加熱、電気抵抗加熱、強制温風加熱、放射加熱などの様々な方法によって達成することができる。なお、これらの方法に限定されるわけではない。しかしながら、どの方法を使用するかに関係なく、応力除去を受けるばねに対して特定の加熱温度及び加熱時間が適用される必要があり、その後で、ポケット及びポケット布に有害な影響を与えることなく布ポケットにコイルばねを挿入できるように、特定の温度以下への冷却を行うことが必要である。
以下では、コイルばねの応力を除去するための一つの好適な時間／温度工程を説明する。ここで、時間は、複数の時間間隔に分けて説明される。ここで述べる例では、一つの時間間隔は700〜800ミリ秒に等しい。この好適な工程において、ばねの温度は、完全に熱を浸透させるには十分でなく、従って不要な応力の除去を完了するのにも十分ではない単一の時間間隔内に、420゜F〜1333゜Fの範囲まで上昇する。但し、より好適には、約500〜約700゜Fというより狭い範囲となる。この後、十分な数の時間間隔が更に必要となる。この例では、工程の機能を達成する手段は、２、３、４、５…Ｎ個の時間間隔を使用することである。各時間間隔が機械の生産率を低下することなく開始するように設定するためには、単純に、状態調節チャンバ及びこれらのチャンバを収容するための適切なインライン・スペースを追加することが必要となる。
冷却機能を達成することが可能な方法としては、油浴再循環冷却（recirculating oil bath cooling）、水再循環冷却（recirculating water cooling）、空気・水霧混合冷却（combination air/water mist cooling）、圧縮空気渦冷却（compressed air vortex cooling）、強制冷気冷却（forced refrigerated air cooling）及び強制周囲温度空気冷却（forced ambient temperature air cooling）がある。但し、これらの冷却方法に限定されるわけではない。強制空気冷却（空冷）は、好適な冷却方法である。しかしながら、どの冷却方法を使用するかに関係なく、応力除去を受けたばねに対して特定の冷却温度及び冷却時間が適用される必要があり、また、ばねの冷却は、ポケット及びポケット布に有害な影響を与えることなく布ポケットにコイルばねを挿入できるような特定の温度以下で開始されなければならない。
冷却工程に関する一つの好適な時間／温度は、単一時間間隔内に０〜730゜Fという範囲の温度にばねを低減させることである。一つの時間間隔では所望の温度への冷却を達成するには不十分な場合、十分な数の時間間隔が更に必要となる。この例では、工程の機能を達成する手段は、２、３、４、５…Ｎ個の時間間隔を使用することである。各時間間隔が機械の生産率を低下することなく開始するように設定するためには、単純に、状態調節チャンバ及びこれらのチャンバを収容するための適切なインライン・スペースを追加することが必要となる。
なお、明らかなように、上述の工程の後に、応力が除去され冷却されたばねを布ポケットへ挿入するステップを続ける必要がある。
このように、本発明は、内部ばね部材で使用するための改良型ポケットコイル構造を提供することを目的としている。
また、本発明は、マットレスやボックススプリングで使用するための改良型内部ばね部材を提供することも目的としている。
更に、本発明は、ポケットコイルばねを提供する改良を加えた方法及び装置であって、コイルばねがポケット布に入れられる前にコイルばね内部の応力が除去されるように状態調節する方法及び装置を提供することも目的としている。
また、本発明は、ポケットコイルばねを製造する改良を加えた方法及び装置であって運用、建造及び整備の面で費用効果のある方法及び装置を提供することを目的している。
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明を図面及び添付の請求の範囲と関連づけて読むと明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図1A−1Cは、本発明の工程で使用する本発明を実施した装置の全体図であり、図1Aは、発明装置の平面図、図1Bは、図1Aの装置の正面図、図1Cは、この装置の側面図である。
図2A−2Cは、本発明に係るコイルばねを加熱するために用いる誘導加熱ステーションを更に含んだ図1A−1Cに示される本発明の装置の図である。
図3A−3Cは、本発明に係るコイルばねを加熱するために用いる放射加熱ステーションを更に含んだ図1A−1Cに示される本発明の装置の図である。
図４は、図３に示される加熱ステーションで使用するための放射加熱装置の横断面図である。
図5A−5Cは、本発明に係るコイルばねを加熱するために使用する電気抵抗加熱ステーションを更に含んだ図1A−1Cに示される本発明の装置の図である。
図6A−6Cは、本発明に係るコイルばねを加熱するために使用する強制空気（押込空気）加熱ステーションを更に含んだ図1A−1Cに示される本発明の装置の図である。
図７は、本発明で使用されるポケットコイル割出し溶接装置の独立図である。
図８は、本発明の方法に従って利用されるチューブの動作を示す絵画図である。
図９は、本発明に係る案内ロッドの動作を示す側面図である。
図10は、布製ポケットに入れられた本発明のコイルばねを示す概略図である。なお、このポケットは、内部ばね部材を製造する際に使用するための複数のポケットコイルばねからなる１個の細長ストリングの一部をなしている。
好適な実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、複数の図を通じて同様の要素には同様の番号が付されている。図1A−1Cは、本発明に係る装置10が示されている。この装置は、ポケット材13を合成布又は天然布のロール24から経路25に沿ってダンサローラ26の周囲を通し、コイル状態調節用回転ラック（coil conditioning carousel）40（カバーは図1A−1Cには図示されていない）まで供給するポケット材供給ステーション22を備えている。この回転ラック40は、回転運動をするように設置されており、複数のキャビティ39を内部に含んでいる。回転ラック40は、状態調節のされていないコイルばね12をコイラヘッド（coiler head）50からキャビティ挿入位置41に受け入れるように配置されている。この後、本出願で後述するようにしてコイルばね12の状態調節が行われ、その後、状態調節済みのコイルばね12は、回転ラック40の外のキャビティ出口位置42に載置され、ポケット形成ステーション30に入れられる。この後、これらの載置された状態調節済みばね12から、複数のコイルばね12からなるポケットストリング55が形成される。この工程の作業を制御するために、コンピュータ11が使用されている。
コイル状態調節用回転ラック40は、断続的な方式で周期的に回転し、各機械サイクルごとに周期的に割出し（indexing）を行う。図1A−1Cの回転ラック40に関しては、８個のキャビティ39があり、このため回転ラックは、回転ラックの一回転あたりに８個の時刻又は「サイクル」を割出す。図2A−2C、図3A−3C、図5A−5C及び図6A−6Cの回転ラック40に関しては、12個のキャビティがあるため、これらの回転ラックは、回転ラックの一回転あたりに12個の時刻又は「サイクル」を割出す。なお、必要ならば、状態調節用回転ラック40のキャビティ39は、断熱材を介して一列に並べても良い。
次に、図2A−2Cには、コイルばねを状態調節するための装置60が示されている。この装置60は、コイルばね12を誘導加熱状態調節する装置を含んでいる。図１と同様に、状態調節のされていないコイルばね12は、コイラヘッド50から供給される。図2A−2Cに示されるように、コイラヘッド50からコイル状態調節用回転ラック40までの経路25において、各コイルばね12は、少なくとも１個の誘導加熱ステーション、即ちチャンバ61内で１サイクルの間、停止させられる。各加熱ステーション61は、誘導加熱コイル43を内部に有している。誘導コイル43には、離れた場所にある電源装置62から高周波電流が供給される。加熱コイル43中の高周波電流は、各コイルばね12がステーション61中を輸送されるときに各コイルばね12内に電流を誘導する変動磁界を生成する。この誘導電流は、各コイルばね12を、約500゜F（260℃）〜約700゜F（370℃）という望ましい温度範囲、より好ましくは約600゜F（315℃）に急熱する。
誘導加熱の後、コイルばね12は、状態調節用回転ラック40内に順次に置かれる。なお、このラック40は、図2A−図2Cにおいてカバーを含んだ状態で図示されている。冷却ステーション64に空気を流入させたり冷却ステーション64から空気を流出させるため、冷却ダクト63が設置されている。後で詳細に述べるように、ダクト63は、冷却空気を、回転ラック40内の１個以上のキャビティ39を横切るように向けることができる。これにより、特定のコイルばね12が回転ラック40に沿って割出しされると、このコイルばね12が少なくとも１サイクルの間、冷却されるようになる。図2A−図2Cに示されるように２個以上のキャビティが冷却される場合、図2C、3C及び5Cに最も良く示されるダクト63のループ状構造、或いは折り返し構造のため、冷却空気の方向は、各キャビティ39同士で反対となる。
各誘導加熱ステーション61において、コイルばね12は、誘導コイル43のほぼ中心を通る経路に沿って軸方向に移動する。誘導コイル43は、コイルばね12がぶつからずに自己の中心を通過できるように構成されている。図2Aに最も良く示される誘導コイル43の好適な構成では、誘導コイル43は、約５インチ内径のスロート寸法を有しており、長さが約８インチであって、２〜６個の巻き（convolution）を有している。
コイルばね12を誘導加熱ステーション61内に配置する一つの方法は、加熱工程中に所定位置にコイルばね12を保持する非導電性ガイドロッド71（図４及び図９を見よ）を使用することである。このガイドロッド71は、コイルばねが誘導コイル43及びステーション61を通る縦軸に沿って移動する際に、コイルばねを径方向にガイドする。なお、後述する放射加熱の場合のように、コイルばね12を、送風部材91によって供給される空気の送風を介して、ステーション61を通る経路に沿って搬送しても良い。
次に、図3A−図3Cには、コイルばね12を状態調節するために放射加熱を使用するコイルばね12の状態調整用装置70が示されている。
コイラヘッド50からコイル状態調節用回転ラック40までの経路25において、コイルばね12は、少なくとも１個の放射加熱チャンバ74に入る。このチャンバ74は、電動セラミック放射ヒータ72（図４も見よ）を含んでいる。ヒータ72は、コイルばね12に効果的に熱を伝えるような周期で電気エネルギーを放射エネルギーに変換する。１個以上の放射チャンバ74を一列に並べて使用して、コイル12を約500゜Fから約700゜Fの間、好ましくは約600゜Fに加熱することにより所望の生産率を達成しても良い。
図４に示されるように、コイルばね12は、放射ヒータ72を利用した放射熱処理によって状態調節される。３個のヒータ72は、それぞれ細長い放射セラミック加熱部材73を含んでおり、これらの加熱部材73は、全て軸Ａに面している。なお、この軸Ａは、加熱されるばねコイル12の縦軸であるのが好ましい。加熱部材73の長さは、処理対象の中で最も長いコイルとほぼ等しくなっているのが好ましい。ここで使用するのに適切なヒータ72は、シルバニア（Sylvania）から型番066612で販売されている。
コイルばね12の誘導加熱に関して上述したものと同様の方法で、加熱チャンバ74中をコイルばね12が移動する際に図４及び図９に示される絶縁性ガイドロッド71を使用することができる。また、上述した送風部材91による空気送風搬送（air blast transfer）を使用することもできる。
コイルばね12が加熱された後、これらのコイルばね12は、ソーキング、冷却、及びその後のポケット布13内への配置を行うため、状態調節用回転ラック40内に送られる。
図5A−5Cには、コイルばね12を状態調節するための装置80が示されている。この装置は、複数の銅又は他の接触板83を使用している。コイルばね12は、コイルばね12の熱状態調節のために、これらの接触板83の間に配置される。
コイラヘッド50からコイル状態調節用回転ラック40までの経路において、各コイルばね12は、電気抵抗加熱チャンバ81内で停止させられ、銅接触板83は各コイルばね12の両端と接触するように押圧される。これらの接触板83は、コイルばね12を、低電圧高電流の電力変圧器の出力回路に接続する。完全に接触した状態で、通常200ミリ秒以下という短い期間の間、電源装置は通電される。この後、高電流が各コイルばね12を直接流れ、コイルばね12を約500゜Fから約700゜Fの間、好ましくは約600゜Fに加熱する。
前述のように、状態調節済みのコイルばね12は、この後、回転ラック40に送られた後、ポケット材13内に置かれる。
図6A−6Cには、コイルばね12を状態調節する装置90が示されている。この装置90は、コイルばね12を熱状態調節するために加熱空気を使用する。本発明の一実施形態では、コイルばね12がコイラヘッド50を離れた後、送風機86からの周囲空気は、空気閉流において、電気抵抗ヒータ等のヒータ85によって少なくとも約700゜Fに加熱される。この後、コイルばね12は、コイルの状態調節用回転ラック40に挿入されるように搬送される。図示の構造では、熱ダクト84は、加熱された空気を空気ヒータ85から回転ラック40の少なくとも１個のキャビティ39を通るように案内し、キャビティ内部のコイルばねを約500゜Fから約700゜Fの間、好ましくは約600゜Fに加熱する。
本発明の好適な実施形態では、加熱されたばかりのコイルばねが回転ラック内にあって冷却されていない間に、コイルばねの「ソーキング（soaking）」が行われる。このソーキングという用語は、線材の外殻（outer skin）から線材の中心への熱の伝導、即ち、ワイヤストランド（wire strand）の横断面にわたって低減される温度勾配の許容差（allowance）、を説明するために使用される。好適な実施形態では、通常、ソーキングは、外部手段によってキャビティへ熱が伝導されることになしに、或いはキャビティから熱が伝導されることなしに、コイルばねを特定のキャビティ内で静置できるようにすることで行われる。例えば、図2A−2Cの構成では、コイルばね12は、冷却される前に６サイクルまでの間、ソーキングすることができる。
本発明によれば、コイルばね12を適切な温度に加熱したら、布構造体に損傷を与えずにコイルばね12をポケット材13に入れることができるような温度まで冷却するのが好適である。なお、上記加熱時の「適切な温度」は、約400゜F〜約1300゜Fの範囲とすることができるが、通常は、図２〜６に示される好適な技術を用い、本発明の詳細な説明で述べたようにして、約500゜F〜約700゜Fの範囲内にされる。上記の理由により、ポケット材13として天然の布を用いる本発明の好適な実施形態では、コイルばね12をポケット材13に入れる前にコイルばね12を約150゜Fを超えない温度まで冷却すべきである。
特定の合成布の場合は、ばねコイル冷却温度は、天然布の場合よりも非常に高く、約700゜Fの温度まで範囲が広がる。
コイルばね12の冷却は、強制空気（押込空気）循環（forced air circulation）、油浴再循環（recirculating oil baths）、水再循環（recirculating water）、空気・水霧混合（combination air/water mists）、圧縮空気渦冷却（compressed air vortex cooling）、強制冷気冷却（forced refrigerated air cooling）等の種々の冷却技術を用いて行うことができる。
例えば、コイルばね12の冷却は、例えば10インチ水柱圧まで加圧された後、コイル状態調節用回転ラック内で一連のチャンバに導かれる周囲空気を用いることで好適に行うことができる。冷却は、コイルばね線材を横切るような向きの高速高容積の空気を用い、コイルばね12の質量を比較的低く（通常は30グラム）にすることにより、４個以下のチャンバで達成することができる。図2A−2Cに示される構成では、空気は４個の別個のキャビティ39を通るような向きをしており、空気流は、反対方向に向きを直されて、連続する各キャビティに向かう。
次に、コイルばね12をポケット材13で形成されたポケット（小袋）に挿入する装置及び工程を理解するため、図７及び図８を参照する。一般に、この工程は、布製の細長チューブ107を形成するステップ、コイルばね12をこのチューブに挿入するステップ、及びコイルばね12を包囲するポケット123を形成するステップを備えている。ポケット123の形成は、例えば、チューブ107の縦軸に対して横方向の２個の継目108をボンディング（超音波溶接等）することにより行われる。ここで継目108は、コイルばね12を布ポケット123に収納するため、コイルばね12の両側方に１個ずつ設けられる。このとき、二組のジョー102、103及び104、105をそれぞれ用いることができる。これらのジョーは、コイルばね12及び布13を溶接工程用の位置に保持すること、及び、完全にポケットされたコイルばね124をこの工程の繰り返しを妨げないように割出すこと、に貢献する。
図７及び図８に示されるように、布13は、アイドラローラ（idler roller）27（図1Bも見よ）を、ほぼ平坦な形で通過する。この後、この布は、二本のロッド111によって吊り下げられ、先端口ループ、即ち成形リング109を含んだ成形チューブ110の外面のまわりに「ギャザー（gather）」される。この布13は、成形チューブ110の出口、即ち下流口で布チューブ107を作り出すようにチューブ110中を引き抜かれる。このとき、布の自由縁は、平坦な継目108で重なり合っている。
ループ、即ち成形リング109は、成形チューブの先端口に取り付けられており、布13を滑らかに導くことができるようになっている。布13は、ガイドローラ（図示せず）によって合流（merge）するように「ギャザー」することができる。このガイドローラとしては、この分野で公知のように、スパイク付きのタイプや変形可能なタイプを使用することができる。
既に述べたように、コイルばね12は、状態調節用回転ラック40内で冷却される。回転ラック40の各割出し回転の最後に、状態調節済みのコイルばね12は、重力の影響下で落下することにより、回転ラック40のカバーの出口穴120の外に排出される。この金属コイルばね12は、磁石121の上に降りる。一対の同期圧縮サイドフラップ114（図８にのみ図示）が協同して磁石121の上にあるコイルを圧縮及び中心合わせする間、この磁石は、コイルばね12を所定位置に保持する。この分野で公知の手段により駆動される往復押込み部材112は、コイルを転がして磁石から押し外し、布チューブ107のスロートに入れる。このとき、自身も成形チューブのスロートに入る。
コイルばね12は、コイルばね12の両端と布13との間の摩擦によって成形チューブ110内に保持される。布13は、成形チューブ110の内側鉛直側面113と摩擦接触している。コイルばね12は、布チューブ107に加わる張力によって前のコイルばね12が下流に引っ張られた後、すなわち割り出された後、押込み部材112によって所定位置に押し込まれる。後述するように、この張力は、成形チューブの下流に位置するジョー102〜105の把持動作によって与えられる。
前方セット及び後方セットという二組のジョー102〜105があり、これらは同期して動作する。前方のジョーセットは、前方上部ジョー102及び前方下部ジョー103を含んでおり、これらは同期して動作する。後方ジョーセットは、後方上部ジョー104及び後方下部ジョー105を含んでおり、これらは同期して動作する。
ジョー102、103からなる前方セットは、コイルばね12を協同して把持する。また、ジョー104、105からなる後方セットは、他のコイルばね12を協同して把持する。このとき、複数のコイルばね（ここで示す実施形態では３個）がこのコイルばねの下流に位置することになる。
これらのジョーは、各々が、中央の「ハーフチューブ」の両側方に設けられた右側壁部材及び左側壁部材から構成されているという点で共通している。１セット中の２個のジョーが図７に示されるように近づくと、２個の「ハーフチューブ」が近づいて布の中のコイルを事実上「つかみ上げ（clamshell）」る。これは、整列効果という利点を有している。後方ジョーセットは、割出し中に付加的な張力を与える。
一対のコイルばね12がジョーによって図７に示される位置に把持された後、ホーン99を有する超音波溶接スタック100が上方に移動し、ポケット布13からなる重なりチューブがホーン99と前方上部ジョー102の前方リップにしっかり取り付けられたアンビルバー101との間で「はさみつけられる」ようになっている。アンビルバー101は、断続的な横断溶接部（transverse weld）が形成されるように「ノッチ付け」されている。この後、ホーン99及びアンビルバー101が協同して断続的な横断熱溶接部を形成するようにホーン99が超音波励振される。この熱溶接部が繰り返し形成されると、ポケット123が形成される。このポケット123にコイルばね12が収容されると、図10に示されるようなポケット材13から形成されたポケット123にコイルばね12が納められた状態のポケットコイルばね製品124が形成される。
溶接工程の後、スタック100は、図７に示される引込み位置まで引き込まれる。次いで、前方及び後方ジョー102、103、104及び105を保持する往復キャリッジ（図示せず）が空気圧シリンダ等の適切な手段によって割り出され、１個のコイルの直径を超える距離だけコイルストリング55の全体を引っ張る。この工程を繰り返すため、ジョー102〜105はこの後、戻ってきて次の利用可能なコイルばねを把持する。
好適な一実施形態では、ａ）把持、ｂ）溶接、ｃ）割出し、ｄ）解放、ｅ）戻り、というステップが一つのマッチングサイクル全体の中でこの順序で行われる。
上記では定置溶接を説明したが、ジョー102〜105を保持する往復キャリッジにホーン99を取り付けることにより、「飛行状態（on the fly）」で往復方式の溶接を行うことができる。この場合、ジョー102〜105は、図７の“P"のような転心（pivot point）においてキャリッジに回動自在に取り付けられる。
以上、開示された特定の実施形態を参照しつつ本発明を詳細に説明してきたが、添付の請求の範囲に記載された発明の趣旨と範囲に含まれる多くの態様や変形が有効である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図５Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図６Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図８】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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