(57)【要約】本発明はプラスチック（特に熱可塑性及び／又は熱硬化性の樹脂）製の第１部品を、該部品上に接合要素を適用して第２部品に接合する方法に関する。接合要素は支持プレート（熱可塑性及び／又は熱硬化性の樹脂で形成され、接続手段と支持プレート孔を備える）を有する。本方法は第１部品に孔を開けて、該部品に支持プレートを溶接し、第２部品に配置される結合手段を接続手段に組み込むことで両部品を接合するステップを有する。支持プレートを第１部品に溶接することで、リベットジョイント等（支持プレートを第１部品に接合するために通常必要とされる）を省略でき、よって本発明の接合手段による接合部の形成がかなり単純化される。さらに、リベット留めに用いる隣接した異種材料に起因する、第１部材の脆化及び腐食プロセスの形成を回避できる。また本発明は上記方法による接合を得るための接合要素に関する。さらに本発明は上記方法を実施する装置に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した第１部品を、第２部品に対して接合する際に、接合要素を前記第１部品に適用する方法であって、
該接合要素は、熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した支持プレートを有し、該支持プレートが接続手段及び支持プレート孔を備えており、
前記方法が、
孔を前記第１部品に開けるステップと、
前記支持プレートを前記第１部品に溶接するステップと、
前記第２部品に配置した結合手段を前記接続手段に組み込むことによって、前記第１部品と前記第２部品とを接合するステップを含む方法。
【請求項２】
前記支持プレートへの溶接前に、少なくとも接合領域において、界面層、特に熱可塑性樹脂材料の層を有する、熱硬化性樹脂製の前記第１部品を用意するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持プレートを前記第１部品に溶接すること及び前記孔を前記第１部品に開けることを、ほぼ同時に行う、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記支持プレートを前記第１部品に溶接した後で、前記接続手段を前記支持プレートに組み込んで固定するステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記支持プレートを摩擦溶接によって前記第１部品に溶接する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に従って、第１部品と第２部品との間の接合を得るための接合要素であって、
前記第１部品に固定するように形成されて支持プレート孔を含む支持プレートと、
前記支持プレートに受け入れられるように構成した接続手段と、を備え、
前記接続手段は、前記第２部品との接合が得られるように、該第２部品に配置される結合手段を組み込むために構成され、
前記第１部品は、プラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成されており、
前記支持プレートは、前記第１部品に対して溶接可能に構成される、接合要素。
【請求項７】
前記支持プレート及び／又は前記接続手段が、熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成された、請求項６に記載の接合要素。
【請求項８】
前記支持プレート及び／又は前記接続手段が繊維補強材を有する、請求項６又は７に記載の接合要素。
【請求項９】
前記支持プレート及び／又は前記接続手段がポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）及び／又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成される、請求項６から８のいずれか１項に記載の接合要素。
【請求項１０】
前記接続手段が前記支持プレートにおいて着脱可能に受け入れられる、請求項６から９のいずれか１項に記載の接合要素。
【請求項１１】
前記支持プレートが２つ以上の保持用カムを備え、該保持用カムが前記支持プレート孔に関して側方に配置され、その各々が１つのリセス部を備えており、該リセス部が、前記接続手段を着脱可能に固定するための固定手段、特にバネ部材を受け止める、請求項６から１０のいずれか１項に記載の接合要素。
【請求項１２】
前記接続手段がスクリューナットである、請求項６から１１のいずれか１項に記載の接合要素。
【請求項１３】
前記結合手段がスタッドであり、前記第１部品と前記第２部品との間の堅固な接合を得るために、スクリューナットにネジ留めされるように構成した、請求項６から１２のいずれか１項に記載の接合要素。
【請求項１４】
プラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した第１部品と、第２部品との接合を、接合要素によって得るために、請求項１から５のいずれか１項に記載した方法を実施する装置であって、
前記第１部品と前記接合要素との間に溶接ジョイントを生じさせるために構成された装置。
【請求項１５】
前記接合要素を受け入れるためのクランプ装置を含む駆動装置をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記接合要素の支持プレートと前記第１部品との間の溶接を得るために、クランプ装置は、直線的及び／又は回転的に周期振動する運動をもって駆動装置によって駆動されるように構成した、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置が規定圧をもってクランプ装置により前記第１部品の上面で前記接合要素の支持プレートを押圧するように構成された、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１部品の底面の領域に配置した対抗部材によって、圧力に起因する前記第１部品の歪みが主に回避される、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
クランプ装置は、溶接作業中に前記接合要素を、前記第１部品の孔へと導いてセンタリングを行うためのパイロットピンを備える、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
パイロットピンがさらに、溶接作業中、前記第１部品に孔を開けるための穿孔具として設けられた、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
駆動装置によってクランプ装置に与えられる、直線的及び／又は回転的に周期振動する運動の周波数及び／又は振幅を制御するように構成した制御及び調整装置をさらに備える、請求項１４から２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
制御及び調整装置が溶接作業の適切な終了を示すための１つ以上の送信器を備える、請求項１４から２１のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年６月１日に提出した独国特許出願第１０  ２００５  ０２５  ０９６．３号の出願日の利益を請求し、その開示内容をここに参照として援用する。
【０００２】
本発明は、プラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した第１部品に接合要素を適用することによって、該第１部品を第２部品に接合する方法に関し、前記接合要素は支持プレートを備え、該支持プレートは熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料から形成されるとともに、接続手段と支持プレート孔を備える。
【０００３】
また、本発明は、前記方法に従って接合を得るための接合要素に関し、その際、支持プレート、つまり第１部品に固定可能とされて支持プレート孔及び接続手段を備えた支持プレートを用い、該接続手段は、第２部品との結合を得るために、支持プレートに受け入れられ、第２部品に配置された結合要素を組み込むために設けられる。第１部品はプラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成される。
【０００４】
さらにまた、本発明は特に、プラスチック材料、詳細には熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した第１部品と、第２部品との接合を、接合要素を用いて得る方法について、これを実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００５】
プレート状の部品、つまり、表面的な広がりに対して材料厚の小さい部品を、他の部品、つまりプレート状をした別部品に接合することはコスト高であることが判っており、その理由は、多くの場合、材料厚が小さいために、接合用のネジ、リベット等を、部品に対して直接的に挿入できないからである。
【０００６】
この種の接合を提供するために、例えば、いわゆるプレートナットが、航空機産業又は自動車産業で使用される。プレートナットの周知の具体例は、ほぼ矩形の基底をもったベースプレートを有し、これは両端域においてテーパーがつけられている。このベースプレートは中心孔を有し、該中心孔がほぼ中央に配置される。ベースプレートの両端域にはそれぞれ、１つの取付孔が設けられている。ベースプレートの長手方向の端部は、固定用ナットを受け入れるための中心孔の領域においてフランジが付いている。この場合に、固定用ナットがベースプレートに受け入れられるが、これは、ベースプレートに平行とされる２つの空間的な方向において、公差の均一化を可能にするためである。
【０００７】
これに代わって、固定用ナットをベースプレートに接続するために締付バネを提供することも可能である。この締付バネはその後、例えば、リセス部（凹部、孔）を有する保持用カムで保持され、これらのリセス部は、ベースプレートの長手方向の側縁と平行して両側部に配置される。固定用ナットをとり替えるために、締付バネをリセス部から外すことができる。この変形例においても公差の均一化は、固定用ナット、つまりベースプレートと平行な２つの空間的方向において移動可能な締付バネで受け止められるナットによって可能である。
【０００８】
第１部品と第２部品との接合を得るために、プレートナットは先ず、第１部品に固定される。このために、最初に２つの孔が第１部品に設けられ、これらはベースプレートの固定用孔にほぼ一致する。その後、第１部品に付けられたベースプレートは、固定用孔に挿通される２つのリベットにより、第２部品に結合される。それから、プレートナットの中心孔の領域にて、別の孔が第１部品に設けられるが、この孔は、例えばスタッドを通すための孔である。この孔は、プレートナットを第１部品に固定する前に開けることができる。最終的に、例えば、スタッド等が第２部品の孔を通って導かれ、該スタッドは、第１部品を第２部品に有効に接合するために固定用ナットでネジ留めされる。
【０００９】
この種の接合を得るための他の方法又は接合手段は、第１部品における１つの中心孔を用いることで得られる。プレートナットの固定はこの場合に、スリーブを拡げることにより行われ、該スリーブは、第１部品の孔の内部でプレートナットの中心孔を取り囲んでおり、いわゆる「ポップリベット」を固定するのと同様である。そして、スリーブを拡げることは、例えば、使い切りのドリフトピンによって行うことができ、該ドリフトピンは、ツールによってスリーブを通して引き込まれる。接合要素の製造工程中に、このドリフトピンは、スリーブに挿通することができる。あるいはまた、スリーブを拡げることは、別のピンによって行われ、該ピンは、接合要素の取付時にのみ、スリーブに挿通され、拡大作業の終了後に取り外されて再利用できる。第１部品においてプレートナットを中央に固定する結果として、いずれの変形例でも、２つの別個のリベットにより、プレートナットを第１部品に結合する必要はない。
【００１０】
多数の工程段階を要するため、上述した方法又は接合手段は、かなり手間のかかる取付作業を必要とする。さらには、特に繊維強化プラスチック材料の部品において、接合領域での剥離の危険性がある。このような剥離は、例えば、材料の機械的負荷が、好ましい繊維方向と平行にかかる領域に起こることがあり、これは特にリベット接合、ネジ接合の場合、又は繊維強化されたプラスチック材料においてスリーブの孔を拡げる場合に生じる。プレートナットを固定するためのリベットと、プレートナットを中央に固定するための伸張可能なスリーブはともに、腐食プロセスの危険性をも秘めており、その原因は異種材料で形成された部品同士が隣接することによる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特に、本発明の目的は、詳しくはプレート状部品同士の接合を簡単かつ迅速に行うための方法、接合要素、及び装置を提供することにあり、特に少なくとも１つの部品が熱可塑性樹脂材料で形成される。さらに、本発明の目的は、得られた接合領域において剥離を減らし、腐食プロセスを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は先ず、特許請求項１に従う方法によって達成することができる。
【００１３】
本発明の方法は、プラスチック材料、特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した第１部品を、第２部品に対して接合する際に、接合要素を前記第１部品に適用する方法であって、該接合要素は、熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成した支持プレートを備え、該支持プレートが接続手段及び支持プレート孔を備えており、本方法が以下のステップを有する。
孔を前記第１部品に開けるステップ。
前記支持プレートを前記第１部品に溶接するステップ。
前記第２部品に配置した結合手段を前記接続手段に組み込むことによって、前記第１部品と前記第２部品とを接合するステップ。
【００１４】
特に熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成される第１部品と、接合要素の支持プレートとの間で溶接ジョイントを形成することによって、両部品を互いに、迅速かつ容易に接合でき、第１部品に孔を開けることのみが必要とされる。この場合に想定されることは、第１部品が熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成され、これがまた繊維補強材を有してもよいことである。熱硬化性樹脂材料には、界面層を設けることを要し、該界面層は、少なくとも形成される溶接ジョイントの領域において、熱可塑性樹脂材料で形成することが好ましいが、これは接合要素の支持プレートとの溶接性を得るためである。
【００１５】
第１部品と、接合要素の支持プレートとの溶接ジョイントによって、第１部品に対する接合要素についての大きな機械的負荷耐量をもった接続が、材料の著しい脆化を伴わずに、また剥離の危険性を生じさせることなく可能となる。さらに、発生する腐食プロセスのリスクが低減されるが、その理由は、少なくとも溶接ジョイントの領域において、同種の材料だけが隣接することによる。
【００１６】
さらに、本発明の目的は、請求項６に従う接合要素（接合用部材）によって達成できる。
【００１７】
支持プレートが、第１部品に対して溶接可能に具現化されるという点で、第１部品、つまり熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料で形成された部品の、第２部品への接合を、簡単にかつ素早く形成することが保証される。さらに、支持プレートが第１部品に溶接可能であることの結果として、層間剥離の発生及び腐食プロセスのリスクに関して、固定に必要な孔数を減らすことで低減できる。また、接合要素の支持プレートは、第１部品に対して堅固に結合でき、その際、固定のために孔やリベットを設ける結果として生じる材料の脆化のリスクを伴わない。最終的には溶接作業により、接合要素は第１部品と不可欠な部分になる。また、本発明の目的は、請求項１４に従う装置によって達成できる。
【００１８】
溶接ジョイントを得るための接合が、第１部品と接合要素との間に実現されるという点において、２つの部品、特にプレート状部品同士の接合が、前述した利点をもって簡単かつ迅速に得られる。
【００１９】
方法、接合要素及び装置にかかる他の構成は、他の特許請求項に開示される。
【００２０】
図において、同一の構成要素についてはそれぞれ同じ参照符号を付与している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の接合要素の平面図を示す。接合要素１は特に、支持プレート２を備え、該支持プレートは、好ましくは円形状をなし、支持プレート孔３がほぼ中央に設けられている。また、この支持プレート２は、円形状とは異なる幾何学的形状をもつこともできる。支持プレート２は、溶接ジョイントによって第１部品４に結合される。
【００２２】
第１部品４と、接合要素１の支持プレート２との溶接ジョイントを可能とするために、支持プレート２は、本発明に従って熱可塑性樹脂材料で形成され、さらには繊維補強材を有することができる。支持プレート２は、プラスチック材料、例えばポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等で形成できる。
【００２３】
あるいはまた、熱硬化性材料の支持プレート２を形成することも可能であり、支持プレート２の底面（図１では示すことができない）は、この場合、第１部品４との溶接性を得るために、熱可塑性樹脂材料で形成した界面層をもつことを要する。
【００２４】
この界面層は、例えば、下層に熱硬化性基材をもった熱可塑性樹脂材料の塗布、接着、ベーキング、プレス、焼成によって形成できる。熱硬化性基材が繊維補強材を有する場合には、多数の繊維が基材の表面から突出することで、与えられた界面層との密接なインターリービングが可能となるように繊維補強を実現できる。好ましくは、界面層を形成するために、接合手段１の支持プレートの作製に用いるのと同じプラスチック材料、つまり、一例としてポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が用いられる。
【００２５】
第１部品４は、熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料により形成でき、さらには繊維補強材を有することができる。第２部品は、金属材料、熱可塑性樹脂材料及び／又は熱硬化性樹脂材料等により形成できる。必要であれば、第２部品はまた、繊維補強材を有することができる。
【００２６】
第１部品４が熱硬化性樹脂材料で形成される場合において、支持プレート２との溶接性を得るため、第１部品４には、該第１部品４と、熱可塑性樹脂材料の界面層（図１には示していない）をもった、支持プレート２との間の接合領域５を少なくとも設ける必要がある。この場合、接合領域５の空間的な範囲は、少なくとも支持プレート２の円形領域に対応することが好ましい。溶接ジョイントを得る上での機械的な強度特性に応じて、界面層はまた、接合領域５において単に局所的に付与することもできる。
【００２７】
また、支持プレート孔３の両側には、保持用カム６、７が配置される。これらの保持用カム６、７には、図１に示していないリセス部が設けられる。リセス部は、バネ部材８を着脱可能に受け入れるためのものであり、該バネ部材はスクリューナット９を接合要素１において受け止めるための着脱可能な取付手段を形成するように、ほぼ正方形の外形を有する。このスクリューナット９は、雌ネジの付いた孔１０を有する。第２部品（図１には示していない）との接合のために、雌ネジに対して、スタッド（図１には示していない）をネジ留めすることができる。部品同士を効果的に密着させる前に、スクリューナット９は、支持プレート２の上面１１に対して平行とされる、２つの空間的な方向において僅かに移動可能とされ、よって、第１部品４と第２部品との間で、本発明の接合要素１を用いて公差の均一化が可能となる。スクリューナット９及びスタッドはともに、金属材料及び／又はプラスチック材料により形成でき、さらには、機械的な負荷耐量を増加させるために、繊維補強材を有することができる。
【００２８】
本例に示す実施形態では、スタッドが結合手段として機能し、これは、第１部品４と第２部品との間の上記した機械的な接合を得るための接続手段を形成するスクリューナット９に組み込むことができる。
【００２９】
スクリューナット９の形態とされる接続手段及びスタッドの形状をもつ結合手段に代わって、他の接続手段及び結合手段を設けることができる。また、例えば、第２部品と接合要素１との接合は、着脱可能なクランプジョイント等によって得ることもでき、好ましくは第２部品に配置されるラッチが、ラッチ部材、つまり該ラッチに対応して形成されて保持用カム６と７との間に配置される部材と着脱可能とされるように、該ラッチ部材に係合することができる。
【００３０】
バネ部材８は、リセス部においてそこから取り外せるように受け止められる。例えば、スクリューナット９が取付工程中に損傷を受けた場合、該ナットは、バネ部材８を取り外すことによって新しいバネ部材と交換してこれに置き換えることができる。
【００３１】
その後、バネ部材８はリセス部に再び挿通され、その結果、当該バネ部材がリセス部と係合する。これにより、スクリューナット９を交換するために、支持プレート２、つまり第１部品４に溶接された接合要素１の支持プレート２を、第１部品４から取り外す必要がなくなる。
【００３２】
バネ部材８を用いたロックのために、スクリューナット９は、ほぼ矩形状のベースプレート１２を有する。このベースプレート１２は、その両端においてほぼ円形状のリセス部を有する。ベースプレート１２は、バネ部材８の下で支持プレート２の上面に載置される。こうして、スクリューナット９は、バネ部材８が支持プレート２の上面１１から垂直に浮き上がらないように、バネ部材８によってしっかりと固定される。それにもかかわらず、軽微な公差の均一化のために、バネ部材８により、スクリューナット９は、保持用カム６と７の間で、支持プレート２の上面１１に平行な方向において移動可能である。
【００３３】
支持プレート２及び保持用カム６、７は、好ましくは一体で実現され、前述した熱可塑性樹脂材料のうちの１つを用いて射出成形により作製でき、従って、接合要素１についての費用効果の高い大量生産が可能である。同様に、支持プレート孔３は、射出成形工程の最中に形成するか、あるいは成形後において支持プレート２に設けることができる。また、特に、スクリューナット９が熱可塑性樹脂材料で形成される場合に、射出成形工程中に、スクリューナット９を直接的に得ることが可能である。しかしながら、この場合、公差の均一化や、スクリューナット９の起こり得る損傷時における該ナットの交換については、第１部品４から支持プレート２を完全に取り外すことなしには、もはや不可能となる。
【００３４】
図２は、支持プレート２の斜視図を示す。図面をより明確化するために、バネ部材８及びスクリューナット９は示していない。
【００３５】
支持プレート２は保持用カム６、７を備える。好ましくは、ほぼ中央において、支持プレート孔３が、支持プレート２に設けられる。既述のように、支持プレート２の底面１３は、本発明に従って溶接ジョイントにより、第１部品４に対してしっかりと機械的に接合される。支持プレート２について例示した実施形態では、リセス部１４、１５が、ほぼ矩形状をしている。図２に示すリセス部１４、１５の矩形の形状とは異なり、それらのリセス部は別の形状、例えば、台形状又は長円形をもつことができる。リセス部１４、１５は、スクリューナット９を支持プレート２に固定するために、弾性的な方法又はラッチ係合による方法で受け止め、ロックするものである。第２部品１６は、スタッド１７によって第１部品４に接合される。このために、スタッド１７はスクリューナット９にネジ留めされて、部品４、１６はともにしっかりと固定される。スタッド１７及びスクリューナット９の代わりに、他の結合システム、例えばラッチ係合又はクランプジョイント等を実施することも可能である。
【００３６】
次に、本発明の接合手段１を介して、第１部品４を第２部品１６に接合するための本発明の方法について、さらに詳細に説明する。
【００３７】
最初に、好ましくはスタッド１７の外径又は支持プレート孔３の直径にほぼ相当する直径をもった孔が、第１部品４に開けられる。第１部品４におけるこの孔は実質上、溶接ジョイントを得るためのツール又は装置をガイドしてセンタリングを行うためのものである。
【００３８】
その後に、本発明に従って、接合要素１の支持プレート２の底面１３と第１部品４との間の溶接ジョイントが得られる。この溶接ジョイントは、周知のプラスチック溶接プロセスによって得ることができる。例えば、接合要素１は、超音波溶接、高周波溶接、電気抵抗溶接、電気誘導溶接、振動溶接等により、第１部品４に接合できる。基本的には、第１部品４の上面１８の領域及び支持プレート２の底面１３の領域における材料を、適切な溶接作業を行えるように少なくとも表面的に融かすために、充分な熱エネルギーの投入を接合領域５にもたらす任意のプロセスが適当である。ここでは、接合要素１の説明において既述したように、第１部品４が少なくとも接合領域５において形成され、接合要素１の支持プレート２の底面１３が熱可塑性樹脂材料、特にポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）及び／又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の材料で少なくともの局所的に形成されることを想定しており、これは密接で、しかも機械的な負荷に耐えられる熱溶接を可能にするためである。この場合に、第１部品４及び支持プレート２はまた、繊維補強材を有してもよい。
【００３９】
第１部品４が熱硬化性樹脂材料、例えば、炭素繊維強化エポキシ樹脂（ＣＦＫ）等で形成される場合には、接合要素１の適用前に、接合領域５の一部において、少なくとも局所的に界面層を設ける必要があり、すなわち該界面層を接合領域５の表面に与える必要がある。この界面層は、熱可塑樹脂材料、特にポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）及び／又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の材料で形成され、熱硬化性樹脂材料で形成した部品４と、接合要素１の支持プレート２（該プレートもまた、少なくとも底面１３の領域にて上記熱可塑性材料の１つで形成される）との間の、密接で、従って大きな機械的負荷に耐える熱溶接を可能にする。
【００４０】
別の工程では、第２部品１６にスタッド１７を固定するために、別の孔が第２部品１６に開けられる。接合を完成させるために、第２部品１６はその後、スタッド１７を用いて既知の方法でスクリューナット９にネジ留めされる。
【００４１】
接合作業をさらに簡略化して合理化するために、スクリュージョイントに代わって、いかなる種類のクランプジョイント又はラッチ式ジョイントを用いても構わない。また、本発明のプロセス段階の丁度開始時において、孔を第１部品４に開けることが本質的である訳ではない。代替の手順によれば、この孔は、溶接作業中に適切なツールで形成することもでき、これによって、プロセスシーケンスが単純化される。同様に、要望によっては、支持プレート２に対して支持プレート孔３を、必ずしもその製造工程中に開けることを要さず、この孔を溶接作業中に設けることもできる。
【００４２】
図３は、本発明の方法に従って、接合要素を用いて接合を得るための装置について、例示的な実施形態を概略的断面図で示している。
【００４３】
特に、装置１９は、駆動装置２０と、接合要素１を非積極的に、つまり応ずるがままに受けるためのクランプ装置２１を備える。クランプ装置２１は、詳細には示してないクランプ部材を有しており、これを用いて、接合要素１が確実にクランプされる。クランプ装置２１は、様々な寸法及び／又は幾何学的形状を有する、複数の各種接合要素を受け入れるように実現することが好ましい。また、好適な実施形態において、クランプ装置２１はパイロットピン２２を有しており、これは接合要素１を第１部品４に対してガイドしてセンタリング（中心合わせ）を行うためのピンである。
【００４４】
接合要素１と第１部品４との間で本発明の溶接作業を実施するために、クランプ装置２１は、駆動装置２０を用いて、直線的及び／又は回転的に変化する運動又は振動をもって駆動される。空間における、このような直線的及び／又は回転的に変化する運動又は振動についての空間的な方位を、矢印２３乃至２５で示している。ここで、矢印２３、２４は、第１部品４の上面１８に対する、クランプ装置２１の回転的に周期振動する往復運動を表象し、また、矢印２５は上面１８に対して、直線的に周期振動する往復運動を表している。回転運動の場合、「周期振動する」という用語は、クランプ装置２１が矢印２３、２４の方向に１回転以上回らず、駆動装置２０によって、垂直な回転軸を中心として小さな角度増分のみをもってそれぞれの方向に振動的に動くことを意味する。同様に、クランプ装置２１は、該装置に非積極的に受け入れられた接合要素１とともに、第１部品４に沿って矢印２５にほぼ平行な方向において、小さな長手方向の増加量をもって振動する。クランプ装置２１についての、このような直線的及び／又は回転的に周期振動する運動の振幅は、最高１ｍｍである。但し、クランプ装置２１の運動又は振動はこの場合に、比較的高い周波数、例えば１００ｋＨｚ程度までのオーダー量で生じる。
【００４５】
矢印２３乃至２５で示す、クランプ装置２１の直線的及び／又は回転的に周期振動する運動に加えて、駆動装置２０はまた、クランプ装置２１を垂直方向、つまり、第１部品４の上面１８に対してほぼ直交する方向において、上下に振動的に動かすことができ、このことを４本の線２６で示している。クランプ装置２１の、このような上下運動の振幅はまた、かなり小さい増加分に達するに過ぎず、例えば、最高０．１ｍｍである。この場合、上下運動の周波数は、最高２００ｋＨｚとすることができる。振動的な上下運動は、第１部品４の上面１８に対してほぼ垂直に生じるが、これは、より高いエネルギーを投入することに起因して、接合要素１と第１部品４との間の溶接作業についてその強化をもたらす。
【００４６】
また、この場合、クランプ装置２１の、直線的に周期振動する運動、回転的に周期振動する運動、そして垂直方向の振動は、駆動装置２０によって、同時に、又は任意の組み合わせをもって順次に発生させることができる。
【００４７】
パイロットピン２２は主として、装置１９及び／又は接合要素１を案内するためのものであり、第１部品４に予め設けられた孔２７に挿通される。その際、パイロットピン２２は、接合要素１の支持プレート孔３に通される。接合要素１の位置にて第１部品４の孔２７が、事前に設けられていない場合には、クランプ装置２１が、第１部品４に孔２７を開けるための穿孔具（図示しない）を備えることができる。同様に、接合要素１を取り付ける時にのみ、支持プレート孔３を支持プレート２に開けることも可能である。他の代替の実施形態では、パイロットピン２２を同時に穿孔具として具現化することができ、ガイド機能及びセンタリング機能と穿孔機能をこれに付与することができる。好ましくは、穿孔具として実現されるパイロットピン２２が、小さなセンタリング用の先端部を備え、これにより、始めに装置１９を第１部品４の上面１８に、確実にガイドし又は位置決めを行うことが保証される。
【００４８】
他の代替の実施形態によれば、穿孔具と、第１部品４と接合要素１との間に接合を得るための装置１９を、互いに機能的に分離することもできる。この場合、溶接作業の開始時に、孔２７は第１部品４において必要とされず、パイロットピン２２を省略できる。この孔２７は、接合要素１及び第１部品４との間で行われる溶接作業が完全に終了した後、接合要素１及び第１部品４に開けるだけで済む。
【００４９】
また、溶接作業を行うために、対抗部材（図３には示していない）を設けることができ、これによって主に第１部品４の歪みが防止される。このために、対抗部材は、第１部品４の底面２８に対して少なくとも局部的に隣接している。
【００５０】
溶接作業の間、駆動装置２０は、図示しない制御及び調整装置によって制御される。制御及び調整装置を用いることによって、特に、クランプ装置２１についての直線的及び／又は回転的に周期振動する運動の振幅及び／又は周波数を制御できる。このことは、クランプ装置２１の垂直方向の振動にも同様に当てはまり、これを一群の線２６で示している。制御及び調整装置は、操作要素や送信器（それらの詳細は示さない）を有し、これらを用いて、例えば、溶接作業を開始させ、その適切な終了を提示できる。また、制御及び調整装置によって、直線的及び／又は回転的に周期振動する運動の振幅及び／又は周波数は、第１部品４及び接合要素１の材質に応じて、パラメータ表示で予め容易に選択でき、溶接作業中に監視できるが、これは、材料の現在の組み合わせとは関係なく、溶接作業を常に、最適に実行することを保証するためである。このことは、クランプ装置２１の垂直方向の運動についての振幅及び周波数にも同様に当てはまる。
【００５１】
また、ユーザは、支持プレート２及び第１部品４の材料に対して、簡易的な省略形又は全文での材料名を指定することができ、そして、制御及び調整装置は、上記した溶接作業のパラメータ、特にクランプ装置２１についての、直線的及び／又は回転的に周期振動する運動並びに重直方向の運動の振幅及び／又は周波数を、最適な実行のために特性図から自動で選択できる。
【００５２】
最後に、必要ならば、制御及び調整装置によって、圧力を設定して監視することもでき、これにより、接合要素１は、溶接作業中に、クランプ装置２１によって第１部品４の上面１８に押圧される。
【００５３】
図３に概略的に示した装置１９、つまり、接合要素１と第１部品４との間の溶接作業を行う装置は、摩擦溶接によって溶接作業を行えるようにした例示的な実施形態を示すものに過ぎない。これに代わって、例えば、接合要素１と第１部品４との間の接合を高周波溶接、超音波溶接、電気抵抗溶接、電気誘導溶接、振動溶接等によって形成できるようにした装置もまた想起できる。
【００５４】
「備える」という語は、その他の要素又はステップを排除せず、「１つの」は、複数を排除しないことに注意を要する。また、異なる実施形態に関連して記載した要素は、組み合わせることができる。
【００５５】
請求項の参照符号が請求項の範囲を制限するものとして解釈すべきでないことにも注意を要する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の接合要素を示す平面図である。
【図２】接合要素の支持プレートを示す斜視図である。
【図３】接合要素を用いた接合部の形成用装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  接合要素
２  支持プレート
３  支持プレート孔
４  第１部品
５  接合領域
６  保持用カム
７  保持用カム
８  バネ要素
９  スクリューナット
１０  孔（スクリューナット）
１１  上面（支持プレート）
１２  ベースプレート（スクリューナット）
１３  底面（支持プレート）
１４  リセス部
１５  リセス部
１６  第２部品
１７  スタッド
１８  上面（第１部品）
１９  装置
２０  駆動装置
２１  クランプ装置
２２  パイロットピン
２３  矢印
２４  矢印
２５  矢印
２６  線群
２７  孔（第１部品）
２８  底面（第１部品）
【図１】
2008542069.tif 000003
【図２】
2008542069.tif 000004
【図３】
2008542069.tif 000005
【国際調査報告】
2008542069.tif 000006
2008542069.tif 000007