(57)【要約】  第１の物体に第２の物体を固定する方法であって、−取付面を含む第１の物体を提供するステップと、−第２の物体に概して平坦なシート部分を設けるステップと、−熱可塑性材料を固体状態で含むコネクタを提供するステップと、−第１の物体に対して第２の物体を配置するステップとを備え、シート部分が取付面に当接し、シート部分の突出セクションが第１の物体の開口部内に延在し、開口部は取付面に口部を有し、突出セクションは口部を通って開口部内に延在し、方法はさらに、−突出セクションが開口部内に延在している間に、コネクタが第１および第２の物体に対して配置され口部を通って開口部内に延在している間に、熱可塑性材料の流れ部分が流動可能となり、第１の物体および突出セクションに対して流動するまで、エネルギをコネクタに衝突させるステップと、−流れ部分を再凝固させるステップとを備え、−凝固した流れ部分は、突出セクションを開口部に対して係止する。
2018524205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の物体に第２の物体を固定する方法であって、
−取付面を含む前記第１の物体を提供するステップと、
−前記第２の物体に概して平坦なシート部分を設けるステップと、
−熱可塑性材料を固体状態で含むコネクタを提供するステップと、
−前記第１の物体に対して前記第２の物体を配置するステップとを備え、前記シート部分は前記取付面に当接し、前記シート部分の突出セクションが前記第１の物体の開口部内に延在し、前記開口部は前記取付面に口部を有し、前記突出セクションは前記口部を通って前記開口部内に延在し、前記方法はさらに、
−前記突出セクションが前記開口部内に延在している間に、前記コネクタが前記第１および第２の物体に対して配置され前記口部を通って前記開口部内に延在している間に、前記熱可塑性材料の流れ部分が流動可能となり、前記第１の物体および前記突出セクションに対して流動するまで、エネルギを前記コネクタに衝突させるステップと、
−前記流れ部分を再凝固させるステップとを備え、
−前記凝固した流れ部分は、前記突出セクションを前記開口部に対して係止する、方法。
【請求項２】
前記配置するステップの前に前記開口部を形成するさらなるステップを備えるか、または予め形成された開口部を用いるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記開口部は、前記第１の物体に対して前記第２の物体を配置するステップによって、または前記コネクタを前記第１および第２の物体に対して配置することによって、少なくとも部分的に形成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記突出セクションは、前記シート部分と一体の変形部分であり、前記シート部分の対応する部分を変形させてシート部分表面から遠位側に突出させて形成する、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項５】
前記突出セクションは、前記シート部分から遠ざかるように折り曲げられる１つ以上のタブを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記突出セクションは、前記シート部分から遠ざかるようにループ状である閉じられた弓状部を含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の物体は、前記突出セクションの近傍に第２の物体開口部を含み、前記コネクタは前記第２の物体開口部を通って前記第１の物体の前記開口部内に到達し、それによって前記突出セクションと接触状態にあることが可能である、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギは機械的振動エネルギである、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項９】
前記コネクタは、カップリングイン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）構造を含み、前記方法は、エネルギを衝突させる前記ステップの間に前記カップリングイン構造に対して振動するソノトロードを押圧するステップを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カップリングイン構造は、近位側を向くカップリングイン面を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の物体はエネルギ方向付け部を含み、前記コネクタが前記第１および第２の物体に対して配置されている間に前記コネクタにエネルギを衝突させるステップにおいて、前記コネクタは、前記エネルギ方向付け部と物理的に接触している、請求項８〜１０の任意の１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記エネルギ方向付け部は、前記第２の物体の変形部分である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギ方向付け部は、前記突出セクションに位置し、前記突出セクションに属する、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の物体は、前記熱可塑性材料によって浸透可能な部分を含み、前記流れ部分を流動させるステップは、前記流れ部分の材料を前記浸透可能な部分に浸透させるステップを含み、これにより、再凝固後に、前記コネクタと前記第１の物体との間の確実な嵌め合い（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｆｉｔ）接続が達成される、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記流れ部分を流動させるステップは、前記流れ部分の材料を、前記取付面を含む前記第１の物体の構築層の遠位側に流動させるステップを含む、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の物体の前記シート部分は金属シートを含む、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の物体は、近位の外側構築層と、遠位の外側構築層と、前記構築層間の芯地とを含むサンドイッチボードを含み、前記芯地は前記近位および遠位の構築層の材料よりも柔らかいおよび／または軽量である材料からなる、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記エネルギを衝突させるステップ中に、前記コネクタの遠位端を前記遠位構築層の内面に押し付けるステップを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記流れ部分を流動させるステップは、流動性材料を前記遠位構築層の構造および／または前記遠位構築層のすぐ近位側の構造内に浸透させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の物体は、金属シートまたは寸法的に剛性の層からなる積層体である、請求項１から１６の任意の１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の物体の一部を変形させて第１の物体突出セクションを形成するステップを備え、前記第１の物体突出セクションは、第１の物体シート表面から遠位側に突出している、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記一部が変形型に当接するまで前記一部を変形工具によって遠位側に押し付けることによって前記一部を変形させるステップを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記変形工具もしくは前記変形型またはその両方は、打ち抜き縁部を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の物体の前記一部を変形させると同時に前記第２の物体の一部を変形させて前記突出セクションを形成するステップを備える、請求項２１〜２３の任意の１つに記載の方法。
【請求項２５】
変形のためにソノトロードを使用するステップを備える、請求項２１〜２４の任意の１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記コネクタは前記熱可塑性材料からなる、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記コネクタは、前記熱可塑性材料に加えて、非液化可能な材料の本体を含む、請求項１〜２５の任意の１つに記載の方法。
【請求項２８】
前記流れ部分を配置して流動させるステップは、前記流れ部分を再凝固させるステップの間に、前記本体が前記取付面と前記シート部分との間でせん断面を通って延在するように行われる、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記コネクタは、シャフト部分と、その近位側にある近位側頭部とを含み、前記近位側頭部の遠位側に面する当接面が、前記流れ部分を再凝固させた後に、前記開口部の周りの領域において前記シート部分の近位面に対して当接する、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３０】
前記流れ部分を流動させるステップは、前記突出セクションの少なくとも一部を前記流れ部分の材料に埋め込ませるステップを含む、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３１】
前記突出セクションは、前記コネクタのシャフト部分を前記開口部に導入することに対して少なくともいくらかの抵抗を与えるような形状である、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３２】
前記流れ部分は２５０℃以下の液化温度を有する、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の物体が前記第１の物体に対して配置されている間に前記第２の物体の一部を押圧力によって変形させることにより前記突出セクションを形成するステップを備える、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の物体の前記突出セクションを前記第１の物体の表面に押し付けることによって前記第１の物体の前記開口部を形成することを備える、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３５】
前記コネクタは、略平坦な、遠位側に面する当接面を有する主本体と、前記主本体から遠位側に突出する突出部分とを有する、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【請求項３６】
前記コネクタは熱可塑性シート部分を有し、前記方法は、前記シート部分の材料を遠位側へと前記開口部内に押し込む押圧力によって前記熱可塑性シート部分を変形させるステップを備える、先行する請求項の任意の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、機械工学および建設、特に機械的製造、例えば自動車工学、航空機製造、造船、機械製造、玩具製造などの分野にある。特に、本発明は、第２の物体を第１の物体に−機械的に−固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
自動車、航空および他の産業では、鋼のみの構造物から離れ、軽量材料、例えばアルミニウムもしくはマグネシウム金属シートまたはポリマーなど、例えば炭素繊維強化ポリマーまたはガラス繊維強化ポリマーまたは無強化ポリマー、例えばポリエステル、ポリカーボネートなどを代わりに使用する傾向がある。
【０００３】
新たな構築材料要素の例は、例えば、ガラス繊維複合材または炭素繊維複合材のような繊維複合材、シートメタル、または、産業に応じて繊維板からなる、２つの外側の、比較的薄い構築層と、それらの構築層間に配置され、例えば、厚紙ハニカム構造体または軽量金属発泡体またはポリマー発泡体またはセラミック発泡体など、または不連続な距離保持具の構造のような、中間層（芯地）とを含む軽量構築要素である。この種の軽量建築要素は「サンドイッチボード」と呼ばれ、「中空コアボード（ＨＣＢ）」と呼ばれることがある。それらは機械的に安定であり、見栄えが良く、比較的軽い重量を有し得る。
【０００４】
新たな材料は、これらの材料の要素を接合する際に、特に扁平な物体を他の物体に接合する際に新たな課題を引き起こす。これの一例は、自動車、航空、造船および他の産業において扁平なサンドイッチボード構造に補強材（「大桁」など）を接合することである。
【０００５】
これらの課題に対処するために、自動車、航空および他の産業は接着剤接合を多用し始めている。接着剤接合は軽くて強くあり得るが、信頼性を長期間制御する可能性がないという欠点があり、なぜならば、劣化接着接合は、例えば脆化接着剤のため、接合を完全に解放することなく検出することがほとんど不可能であるからである。また、接着剤接合は、特に互いに接続される表面がある粗さを有し、その結果、迅速に硬化する薄層接着剤が使用できない場合、材料コストおよび硬化プロセスが遅いことにより製造プロセスで生じる遅れの両方のため、製造コストの上昇を招くことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
したがって、本発明の目的は、第１の物体に第２の物体を機械的に固定する方法を提供することであり、この方法は先行技術の方法の欠点を克服する。特に、本発明の目的は、第１の物体に第２の物体を機械的に固定して、機械的に安定しており、特にせん断力に耐える機械的接合を得、補強物を平坦な物体に固定することに対して好適な方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、低コストで、効率的で迅速である可能性を有する、第２の物体を第１の物体に機械的に固定する方法を提供することである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、第１の物体に第２の物体を機械的に固定する方法であって、
−取付面を含む第１の物体を提供するステップと、
−第２の物体に概して平坦なシート部分を設けるステップと、
−熱可塑性材料を固体状態で含むコネクタを提供するステップと、
−第１の物体に対して第２の物体を配置するステップとを備え、シート部分は取付面に当接し、シート部分の突出セクションが第１の物体の開口部内に延在し、開口部は取付面に口部を有し、突出セクションは口部を通って開口部内に延在し、前記方法はさらに、
−突出セクションが開口部内に延在している間に、コネクタが第１および第２の物体に対して配置され口部を通って開口部内に延在している間に、熱可塑性材料の流れ部分が流動可能となり第１の物体および突出セクションに対して流動するまで、エネルギをコネクタに衝突させるステップと、
−流れ部分を再凝固させるステップとを備え、
−凝固した流れ部分は、突出セクションを開口部に対して係止する。
【０００８】
突出セクションが開口部内に延在するという事実は、第２の物体に最初に突出セクションを設け、突出セクションが予め形成された開口部内に突出するように第２の物体を第１の物体に対して配置することによって引き起こされてもよい。代替的に、エネルギが衝突し始めている間に、第２の物体を応じて変形させることにより、突出セクションをその場で形成してもよい。いずれの場合も、第１の物体の開口部が予め形成されるか、または突出セクションが第１の物体の材料に押し込まれることによって第１の物体の開口部が形成されるというオプションが存在する。
【０００９】
ほとんどの実施形態において、エネルギをコネクタに衝突させるステップの間に、押圧力がコネクタに加えられる。この押圧力は、エネルギが機械的振動エネルギである場合、コネクタにエネルギを結合もするソノトロードによって、コネクタに直接的または間接的に結合されてもよい。押圧力は、流れ部分が流動可能になること、およびおそらくは機械的変形（以下を参照）と一緒になって、押圧力を加える工具、すなわち機械的振動の例ではソノトロードを前方／遠位側に移動させてもよい。前方／遠位方向の移動は、工具と接触しているコネクタの少なくとも一部の、応じた前方／遠位方向の動きを引き起こすことになる。
【００１０】
実施形態では、この方法は、エネルギ入力が停止した後、流れ部分が十分に再凝固するまで、しばらくの間、押圧力を維持することを含む。
【００１１】
シート部分は、取付面に対して直接当接し、それと物理的に接触していてもよい。代替的に、薄いシートまたは膜などの別の部分を、取付面とシート部分との間に配置してもよい。
【００１２】
第１の物体は、取付面を形成する寸法的に安定した材料（板金、複合材料など）の構築層と、その遠位側の芯地または空いた空間とを含むことができる。（これにおける芯地は、例えば、構築層の密度／機械的強度よりも著しく劣る密度および／または機械的強度を有する材料によって形成される）。
【００１３】
配置するステップの後の突出セクションは、開口部内へと第１の（近位側）構築層を通って延在する。流動させるステップにおける流れ部分は、構築層の部分の下を流動する。特に、第１の物体は、前述の種類のサンドイッチボードであってもよい。
【００１４】
代替的には、第１の物体は構築層から構成されてもよく、例えば板金物体であってもよい。構築層とその下の比較的柔らかい芯地とのさらなる代替物も可能である。
【００１５】
特に、第１の物体が構築層からなる場合、または構築層がそうでなければ延性材料を含む場合には、この方法は、さらに、構築層の一部を変形させて、構築層シート表面から遠位側に突出している第１の物体突出セクションを生じさせることを備えてもよい。特に、このような変形は、（第２の物体）突出セクションを生じる変形と共に起こり得る。
【００１６】
取付面は、第１の物体の取付面を画定する。取付面は、平面であってもよいが、他の形状を有してもよい。例えば、それは、湾曲していてもよく、または段差状などの構造を有していてもよい。開口部の口部を取り囲む領域では、それは連続面を画定することができ、突出セクションおよびコネクタは両方とも、エネルギを衝突させるステップの間、表面を通って延在し、流動部分が凝固した後も依然としてそうである。
【００１７】
この方法は、第１の物体に対して第２の物体を配置するステップの前に、例えば打抜き、穿孔などによって、第１の物体内に開口部を形成するさらなるステップを含むことができる。代替的に、開口部は、いずれにせよ第１の物体に存在する開口部であってもよいし、または製造プロセス中に設けられた開口部であってもよい。さらに別の代替物によれば、開口部は、第２の物体を第１の物体に対して配置することによって、および／または物体に対してコネクタを配置することによって生じてもよく、このステップでは、例えば、第１の物体および／またはコネクタの構造は、応じて形状化された先端または縁部などを含み、このステップは押圧力を加えることを含む。これは、エネルギを衝突させる前、もしくはそれと同時、またはその両方において行われてもよい。
【００１８】
例えば、第１のステップで湾曲または傾斜した打ち抜き線を第１の物体に打ち抜き、次に第２の物体および／またはコネクタによって第１の物体の最上層の打ち抜かれたセクションを変形させることによって開口部を形成することにより、異なる代替物の組み合わせが可能である。
【００１９】
第２の物体は、扁平なシート部分を有する任意の物体であり得る。これにおける「シート部分」は、必ずしも均一な厚さを意味するものではない。ほとんどの実施形態では、シート部分は、ある領域において、（プロセスの間に、考えられ得るさらなる物体を間に配して、取付面に対して配置される）画定された遠位面と、画定された、例えば平行な近位面とを有し、シート部分表面が規定され、突出セクションは、シート部分の表面から遠位側に遠ざかるように延在し、コネクタが第２の物体の近位側から遠位側に、第１の物体の開口部内に到達するための開口部（第２の物体開口部）を残している。
【００２０】
この場合、突出セクションは、第２の物体開口部の近傍に配置され、シート部分表面に垂直な突起で、開口部に突出し、コネクタを開口部において近位側から開口部に十分深く挿入すると、コネクタは突出セクションと（直接的またはおそらくは間接的に）物理的に接触する。実施形態では、熱可塑性材料の流れ部分を流動可能にするステップにおいて、流れ部分またはその一部は、突出セクションと熱可塑性材料との間で発生する熱により、流動可能となってもよい。これは、衝突エネルギが、機械的振動エネルギなどの機械的エネルギであり、生成される熱が摩擦熱である場合に特に当てはまり得る。
【００２１】
突出セクションは、変形部分であってもよい。このような変形部分は、例えば、切断（例えば打ち抜き）および屈曲または他の変形を行い、シート部分の対応する部分が最初にあったところに第２要素開口部を残すことによって、シート部分の対応する部分を変形させることにより、形成してもよい。この場合、変形部分は、依然としてシート部分と一体であってもよい。
【００２２】
特に、変形部分である突出セクションは、シート部分と同じ金属シート材料であってもよい。
【００２３】
第２の物体、特にその変形部分は、エネルギ方向付け機能を含むことができる。例えば、変形部分は、近位側に向かって曲げられたエネルギ方向付け部分を備えてもよく、その結果、コネクタは、変形部分と接触すると、最初にエネルギ方向付け部分に押し付けられる。
【００２４】
エネルギ方向付け部分は、流れ方向付け要素としても機能することができる。流れ方向付け要素は、流れ部分の流れを目標通りに分散させるように働くことができる。これにより、例えば、アセンブリが使用されているときに高負荷が予想され得る領域への流れを目標通りに強化することができる。加えて、または代替として、流れ部分が浸透する材料部分の強度が全方向において等しくない場合、流れ方向付け構造が流れに影響を与えて、流れが、抵抗が特に小さい方向に進むだけではなく、（例えばバランスの取れた態様で生じる）ようにしてもよい。
【００２５】
流れ方向付け要素（流れ方向付け部）は、エネルギ方向付け部分（エネルギ方向付け部）によって形成されてもよく、および／または実質的なエネルギ方向付け特性を有さない別個の構造によって形成されてもよい。
【００２６】
流れ方向付け部は、以下のうちの１つまたはそれらの組み合わせを含むことができる。
−特定の横方向の流れを防止するが、別の横方向の流れを妨げない構造。例えば、第１の物体は、流れ部分が挿入軸から横方向／径方向に流れることができる複数の窓（開口部）を形成することができ、異なる方向に対する窓はサイズが等しくても異なっていてもよい。または、第２の物体は、一方向への流れを防止するが反対方向への流れを可能にする壁を形成してもよい（例えば、以下に説明する図６ａおよび図１３を参照）。
【００２７】
−コネクタの遠位端がプロセス中に押し付けられる変形部分の基礎（ｇｒｏｕｎｄ）部分から、近位側に向かって、少なくともおおよそ、流出チャネルの軸方向位置に対応する軸方向位置にまで延在する突出（例えば後述の図１９または図２１を参照）。
【００２８】
流れ部分を流動させるステップは、突出セクションの少なくとも一部を流れ部分の材料に埋め込ませるステップを含んでもよい。埋め込みは必ずしも流れ部分が完全に囲まれていることを意味するものではない。むしろ、再凝固後の流れ部分は、少なくともある程度、突出セクションの変形（後退）をもたらす。その効果は、第１の物体と第２の物体との間の接続部にせん断力が作用すると、突出セクションが相対運動を防止し、熱可塑性材料が突出セクションによって崩れる（ｇｉｖｉｎｇ  ｗａｙ）ことを防止することである。
【００２９】
本発明による方策の効果は、達成された接続が、第１および第２の物体に対する軸方向の相対的な力に対して（それらを引き離そうとする力に対して）いくらかの抵抗を与え、第１の物体と第２の物体との間に作用するせん断力に対して非常に強い抵抗を与え、これにより、コネクタの材料が、突出セクションがその最初の位置に屈曲して戻るのを妨げる。コネクタ自体の熱可塑性材料の機械的強度が限定されていても、そのようなせん断力（面内の相対的な力）に対する抵抗は、第１の物体（または突出セクションが貫通したその建築層）および第２の物体の材料の固有の強度、ならびにそれらの材料が結果としての構成において連結するという事実に起因して、非常に強くあり得る。
【００３０】
実施形態では、変形部分である突出セクションは、シート部分表面から遠ざかるように曲げられた１つ以上のタブを含むことができ、または閉じた弓状部を含むことができる。
【００３１】
変形部分である代わりに、突出セクションは、例えば、鋳造プロセスで直接シート部分から突出するように直接形成されることによって、別の構成にすることができる。
【００３２】
コネクタは、熱可塑性材料を含む。実施形態では、コネクタは熱可塑性材料からなる。
他の実施形態では、コネクタは、熱可塑性材料に加えて、非液化可能な材料からなる本体を含む。
【００３３】
非液化可能な本体を有する実施形態では、非液化可能な材料の本体は、多数の粒子からなる単なる充填材とは異なり、規定された位置および向きを有し、例えばコネクタ体積の少なくとも１０％の実質的なサイズの、および／または任意の次元において少なくとも０．１ｍｍの特徴的な寸法を有する、巨視的な本体である。特に、本体は金属またはセラミックスであってもよい。特に、本体は、規定された形状を有し、それによってコネクタに剛性を加えるようなものであってもよい。本体によって、コネクタは少なくとも２つの空間的に分離された領域、すなわち本体領域と熱可塑性領域とに画定される。
【００３４】
このような非液化可能な材料からなる本体は、スレッド、他の機械的接続、接触またはフィードスルーなどのさらなる機能を果たす構造を担持することができる。
【００３５】
実施形態では、本体は、側面に少なくとも１つの係止特徴を備えた表面を有し、この係止特徴は熱可塑性材料本体と協働して、埋込み熱可塑性材料内における本体の相対位置を安定させる。
【００３６】
コネクタが熱可塑性材料に加えて非液化可能な材料を含む実施形態では、熱可塑性材料は、少なくとも、突出セクションおよび／または第１の物体の口部と接触する表面部分に配置されてもよい。代替的に、熱可塑性材料は、内部に配置されるかまたは配置可能であってもよく、本体は、熱可塑性材料が押し出されて突出セクションと接触することができる窓割りを備えていてもよい。
【００３７】
実施形態では、コネクタは、エネルギをそれに結合するプロセス中およびその後に、第２の物体のシート部分の面を通って、その近位側から延在する。特に、それは、シート部分と取付面との間においてせん断面を通って延在してもよい。コネクタが、コアなどの非液化可能な材料の本体を有する場合、本体は、シート部分の面および／またはせん断面を通って延在するように配置されてもよい。
【００３８】
特に、コネクタは、近位側頭部を備えてもよく、その遠位側に面する当接面は、突出セクションの周りの領域においてシート部分に当接してもよい。
【００３９】
加えて、または代替として、コネクタは、段差またはテーパ特徴を含んでもよく、第２および第１の物体の整列した開口部にコネクタを押し込むと、段差またはテーパ特徴は突出セクションと接触し、コネクタのさらなる押し込みに抗して物理的な抵抗にあう。この場合、少なくとも段差またはテーパは、熱可塑性材料を含むことができる。
【００４０】
さらに、第１の物体がサンドイッチボードを含む場合、コネクタにエネルギを衝突させるステップ中に、コネクタの遠位端を第２の（遠位側の）構築層の内面に押し付けることができる。次に、流れ部分の一部が遠位端にあってもよく、これは、遠位構築層の構造および／またはそのすぐ近位側の構造にコネクタを付加的に固定することができる。
【００４１】
さらに別の代替物として、コネクタにエネルギを衝突させるステップの間に、コネクタの遠位端を突出セクションに押し付けて、熱可塑性材料を流動可能にすることができる。そのとき、コネクタの少なくとも遠位端は、熱可塑性材料を含む。
【００４２】
一般的に、コネクタは、前述のオプションの頭部および／または段差／テーパを有する本質的にピン形状またはボルト形状（すなわち、シャフト部分を有する）であってもよい。次いで、コネクタの軸は、シート部分および取付面に対してほぼ垂直に延在するようにされる。しかしながら、コネクタは必ずしも円形の断面を有さない。むしろ、それは、例えば細長い、多角形の、Ｔ字形、Ｈ字形、Ｕ字形などのような、異なる形状を有してもよい。
【００４３】
代替的に、コネクタは、概ね平坦な遠位側に面する当接面を有する（上記の意味において頭部として働いてもよい）主本体と、主本体から遠位側に突出する突出部分とを有してもよい。プロセスの間、口部を通って開口部内に延在するのは突出部分である。遠位側に面する当接面は、押圧力によって引き起こされる第１の物体に対するコネクタの移動に対する停止面として働くことができる。このプロセスの後、当接面は突出セクションの周りの領域でシート部分に当接してもよい。
【００４４】
あるグループの実施形態では、コネクタは、熱可塑性シート部分を備えるように設けられ、口部を通って開口部内に延在するコネクタの部分は、シート部分が第２の物体および／または第１の物体に当接する間にシート部分を押圧力の影響によって変形させることによりその場で形成される。シート部分を変形させる押圧力が作用する間に、例えば機械的振動エネルギなどのエネルギが衝突してもよい。
【００４５】
これらの実施形態の下位グループでは、コネクタと第２の物体とはユニットとして設けられている。
【００４６】
コネクタに印加されるエネルギは、機械的振動エネルギなどの機械的エネルギであってもよい。この目的のために、コネクタは、エネルギを衝突させるステップの間に、振動する物体、すなわちソノトロードと協働する、近位の、近位側に面するカップリングイン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）面を有してもよい。
【００４７】
これにおける流れ部分の液化は、主として、振動する第２の物体と第１の物体の表面との間の摩擦によって引き起こされ、その摩擦は第１の物体を表面的に加熱する。
【００４８】
あるグループの実施形態では、コネクタならびに／またはコネクタが押圧される第２および／もしくは第１の物体の一部は、加圧および振動中に第１の物体と直接接触する表面において、超音波溶接から公知であるかまたは例えばＷＯ９８／４２９８８もしくはＷＯ００／７９１３７もしくはＷＯ２００８／０８０２３８に記載されているような「ウッドウェルディング」プロセスに対するエネルギ方向付け部のような、縁部または先端部のようなエネルギ方向付け部として働く構成を含む。
【００４９】
機械的振動をコネクタに結合するために、コネクタは、カップリングイン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）構造を含むことができる。このようなカップリングイン構造は、特に、工具としての別のソノトロードのために、（工具の対応の突起のための案内穴のような）案内構造を有するかまたは有さない最近位端面によって構成されるカップリングイン面であってもよい。代替的な実施形態では、カップリングイン構造は、第２の物体を、振動をコネクタに結合するための工具として働く振動発生装置に直接結合する結合を含むことができる。このような結合は、例えばスレッドまたはバヨネット結合または同様のものによって行うことができる。したがって、これらの実施形態では、第２の物体は、同時に、振動発生装置に結合されるソノトロードである。
【００５０】
他の形態のエネルギ、例えば、コネクタを介して結合され、第２および／または第１の物体に界面で吸収される放射エネルギなどは、排除されない。
【００５１】
第１および第２の物体は、広義の構築構成要素（構築要素）、すなわち機械工学および建設の任意の分野、例えば自動車工学、航空機製造、造船、建築工事、機械製造、玩具製造などにおいて用いられる要素である。一般に、第１および第２の物体ならびにコネクタは、すべて人工物である。これにより、第１および／または第２の物体に木質材料などの天然材料を使用することは、排除されない。特に、第２の物体は、第１の物体を機械的に補強する（またはその逆の）「大桁」または他の補強材であってもよい。
【００５２】
熱可塑性材料の流れ部分は、プロセス中に機械的振動の影響で液化されて流動する熱可塑性材料の一部である。流れ部分は一体である必要はなく、例えばコネクタの遠位端およびより近位の場所で、互いに分離した部分を含むことができる。
【００５３】
押圧力に反作用力を加えるために、第１の物体は、例えば非振動支持体などの支持体に対して配置されてもよい。第１のオプションによれば、このような支持体は、コネクタが押圧されるスポットに対して、すなわちこのスポットの遠位側に、支持面を含むことができる。この第１のオプションは、たとえ第１の物体自体が実質的な変形または欠陥さえもなしに押圧力に耐えるだけの十分な安定性をもたない場合であっても接合が実行され得るので有利であり得る。しかしながら、第２のオプションによれば、第１の物体の遠位側は、例えば、第１の物体が横方向側部などに沿って保持されるなどして、露出されてもよい。この第２のオプションは、第２の物体が遠位側に到達しない場合に遠位面が負荷を受けず（not be loaded）、影響を受けないという利点を特徴とする。
【００５４】
実施形態では、第１の物体は、支持体と第１の物体との間に弾性要素または降伏要素がない状態で支持体に配置され、支持体は第１の物体をしっかりと支持する。
【００５５】
あるグループの実施形態では、第１の物体は、熱可塑性材料によって浸透可能な材料の部分を含む。そこでは、流れ部分を流動させるステップにおいて、流れ部分の材料を浸透可能な部分に浸透させることにより、再凝固後に、コネクタと第１の物体との間の確実な嵌め合い（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｆｉｔ）接続が達成される。
【００５６】
これに適した浸透性材料は、少なくとも本発明の方法の条件下では固体である。それは、液化した材料が固定のためにそこに流入し得るかまたは押し込まれ得る（実際のまたは潜在的な）空間をさらに含む。それは、例えば繊維状もしくは多孔質であるか、または、例えば適切な機械加工もしくはコーティングによって形成される浸透可能な表面構造（浸透のための実際の空間）を含む。代替的に、浸透性材料は液化された熱可塑性材料の静水圧下でこのような空間を発達させることができ、それは、それが周囲条件下では浸透性ではないかまたは非常に小さい程度でしかそうではないことを意味する。この特性（浸透のための潜在的な空間を有する）は、例えば、機械的抵抗の面での不均一性を暗示する。この特性を有する材料の例は、細孔が細孔から押し出され得る材料で充填される多孔質材料、軟質材料と硬質材料との複合材料、または構成要素間の界面接着が浸透液化材料によって及ぼされる力よりも小さい、異成分からなる材料である。したがって、一般に、浸透可能な材料は、構造（細孔、空洞などの「空いている」空間）または材料組成（変位可能な材料または分離可能な材料）に関して、不均一性を含む。
【００５７】
ガラス繊維複合構築層およびそれらの間の芯地を有するサンドイッチボードの例では、浸透可能な材料は、例えば、構築層と芯地との間におけるＰＵ接着剤のような発泡接着剤によって、および／またはそれ自体が空間／細孔を含んでいてもよい芯地によって構成されてもよい。
【００５８】
この明細書では、「例えば機械的振動によって流動可能にすることができる熱可塑性材料」または短く「液化可能な可塑性材料」もしくは「液化可能な材料」もしくは「熱可塑性材料」という表現は、少なくとも１つの熱可塑性成分を含む材料を記載するために使用され、この材料は、特に摩擦により加熱された場合、すなわち互いに接触しており互いに対して振動的に動かされる面（接触面）の対の一方に配置されると、液体（流動可能）となり、ここで、振動の周波数は前述した特性を有する。ある状況では、例えば、第１の物体自体がかなりの荷重を担持しなければならない場合、材料が０．５ＧＰａより大きい弾性係数を有することが有利であり得る。他の実施形態では、弾性係数は、第１の物体の熱可塑性材料の振動伝導特性がプロセスにおいて役割を果たすものではないので、この値より下であってもよい。
【００５９】
熱可塑性材料は、自動車産業および航空産業において周知である。本発明による方法の目的のために、特に、これらの産業での適用に対して公知の熱可塑性材料を使用することができる。
【００６０】
本発明による方法に好適な熱可塑性材料は、室温（または方法が実施される温度）で固体である。それは、好ましくは、例えば溶融によって臨界温度範囲より上で固体から液体または流動可能に変換し、例えば結晶化によって臨界温度範囲より下で再び冷却されたときに固体材料に再変換し、固相の粘度は液相よりも数桁（少なくとも３桁）高いポリマー相（特にＣ、Ｐ、ＳまたはＳｉ鎖系）を含む。熱可塑性材料は、一般に、共有結合的に架橋されていないかまたは溶融温度範囲以上に加熱されると架橋結合が可逆的に開くように架橋されていないポリマー成分を含むことになる。ポリマー材料は、充填剤、例えば、熱可塑性特性を有さないか、または塩基性ポリマーの溶融温度範囲よりもかなり高い溶融温度範囲を含む熱可塑性特性を有する材料の繊維または粒子をさらに含んでもよい。
【００６１】
この明細書では、一般に、「非液化可能な材料」材料は、プロセス中に到達した温度、したがって特にコネクタの熱可塑性材料が液化される温度で液化しない材料である。これは、非液化可能な材料が、プロセス中に液化される熱可塑性材料の液化温度よりも一般的にはるかに高い（例えば、少なくとも８０℃高い）、プロセス中に到達しない温度で液化することができるであろう可能性を排除するものではない。液化温度は結晶性ポリマーに対する溶融温度である。アモルファス熱可塑性樹脂の場合、液化温度（本明細書では「溶融温度」とも呼ばれる）は、十分に流動可能となるガラス転移温度を超える温度であり、「流動温度」と呼ばれることもあり（押出しが可能である最低温度として規定されることもある）、例えば、粘度が熱可塑性材料の１０４Ｐａ＊ｓ（実施形態では、繊維強化材を実質的に含まないポリマーで、１０３Ｐａ＊ｓ）を下回る温度である。
【００６２】
例えば、非液化可能な材料は、アルミニウムまたは鋼のような金属、または木材、または硬質プラスチック、例えば強化／非強化熱硬化性ポリマー、もしくは強化／非強化熱可塑性樹脂で、液化可能な部分の溶融温度／ガラス転移温度よりもかなり高い溶融温度（および／またはガラス転移温度）を有し、例えば少なくとも５０℃または８０℃または１００℃高い溶融温度および／またはガラス転移温度を有する材料である。
【００６３】
熱可塑性材料の特定の実施形態は、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリアミド、例えばポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６またはポリアミド６６、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオキシメチレンまたはポリカーボネートウレタン、ポリカーボネートまたはポリエステルカーボネート、またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルエステル−スチロール−アクリルニトリル（ＡＳＡ）、スチレン−アクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレン、またはこれらのコポリマーもしくは混合物である。
【００６４】
熱可塑性ポリマーに加えて、熱可塑性材料は、好適な充填剤、例えば強化繊維、例えばガラスおよび／または炭素繊維を含んでもよい。繊維は短繊維であってもよい。特に、プロセス中に液化されない第１の物体および／または第２の物体の部分のために、長繊維または連続繊維を使用することができる。
【００６５】
繊維材料（もしあれば）は、繊維強化材として知られている任意の材料、特に炭素、ガラス、ケブラー、セラミック、例えばムライト、炭化ケイ素または窒化ケイ素、高強度ポリエチレン（Ｄｙｎｅｅｍａ）などであってもよい。
【００６６】
繊維の形状を持たない他の充填剤、例えば粉末粒子も可能である。
本発明による方法の実施形態に好適な機械的振動または周期的振動は、好ましくは２〜２００ｋＨｚ（さらに好ましくは１０〜１００ｋＨｚ、または２０〜４０ｋＨｚ）の周波数と、活性表面の平方ミリメートル当たり０．２〜２０Ｗの振動エネルギとを有する。振動工具（例えば、ソノトロード）は、例えば、その接触面が主に工具軸方向に振動し（縦振動）、１μｍと１００μｍとの間、好ましくは３０μｍ〜６０μｍ付近の振幅で振動するように設計されている。このような好ましい振動は、例えば、超音波溶接から公知の例えば超音波装置によって生成される。
【００６７】
この明細書では、用語「近位」および「遠位」は、方向および位置を指すために使用され、すなわち、「近位」は、接合の、操作者または機械が機械的振動を適用する側であり、遠位は反対側である。本明細書において近位側におけるコネクタの広がりは「頭部」と呼ばれ、遠位側の広がりは「足部」である。
【００６８】
本明細書では、一般に、「〜の下に」という語は、近位側が、層の、プロセス中にアクセスされる側であると定義される場合、この層の遠位側において空間を指定することを意味する。第１の物体の近位側は、取付面が向く側であり、「〜の下に」は、構築層の反対側を指す。したがって、「〜の下に」という用語は、製造プロセス中において地球重力場における向きを指すものではない。
【００６９】
図面の簡単な説明
以下、図面を参照して本発明および実施形態を実施する方法を説明する。おそらく写真を除いて、図面は模式的である。図面において、同じ参照番号は、同一または類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１ａ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体、およびコネクタの構成、ならびに詳細を示す。
【図１ｂ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体、およびコネクタの構成、ならびに詳細を示す。
【図１ｃ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体、およびコネクタの構成、ならびに詳細を示す。
【図２】上面図（近位側から見た図）における第２の物体の突出セクションの例である。
【図３】上面図（近位側から見た図）における第２の物体の突出セクションの例である。
【図４】上面図（近位側から見た図）における第２の物体の突出セクションの例である。
【図５】円形の対称性を有さないコネクタの断面図である。
【図６ａ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図６ｂ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図７】プロセスの最後に示される、第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらに別の構成を示す図である。
【図８】材料の流れを示す第２の物体の上面図である。
【図９】２つの突出セクションを有する第２の物体の上面図である。
【図１０】第１の物体および第２の物体の代替構成を示す図である。
【図１１】第２の物体または第１および第２の物体の構成の変形ならびにオプションで打ち抜きステップを実施するための構成を示す図である。
【図１２】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの３つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタの構成であり、第２の物体は金属フレームである図である。
【図１３ａ】閉じた突出セクションを有する第２の物体の一例の画像を示す図である。
【図１３ｂ】第１の物体に対して第２の物体を固定するためにコネクタを固定する前および後における、第１の物体に対して配置される図１３ａの第２の物体の画像を示す。
【図１３ｃ】第１の物体に対して第２の物体を固定するためにコネクタを固定する前および後における、第１の物体に対して配置される図１３ａの第２の物体の画像を示す。
【図１４】図１３ａに示す第２の物体を有する構成を概略的に示す図である。
【図１５ａ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図１５ｂ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図１６】第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらに別の構成を示す図である。
【図１７ａ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図１７ｂ】第２の物体を第１の物体に固定するプロセスの２つの異なる段階中における第１の物体、第２の物体およびコネクタのさらなる構成を示す。
【図１８】プロセス図である。
【図１９】エネルギ方向付け部を形成する第２の物体である。
【図２０】第２の物体とコネクタとが一体となってユニットを形成する実施形態を示す図である。
【図２１】複数のエネルギ方向付け部および流れ方向付け部を形成する他の第２の物体である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
好ましい実施形態の説明
図１ａの構成は、第１の構築層１１、第２の構築層１２、および構築層間の芯地１３を有するサンドイッチボードである第１の物体１を含む。第１および第２の構築層は、連続ガラスまたは連続炭素繊維強化樹脂のような繊維複合材を含むことができる。芯地は、例えば、厚紙のハニカム構造のような、任意の好適な軽量材料であってもよい。付加的な接着剤で、構築層１１，１２を芯地に接合してもよい。一例では、ポリウレタン系のわずかに発泡する接着剤が使用される。接着剤中の考えられ得る細孔は、本発明の様々な実施形態における固定に寄与し得る。図示された向きにおいて上面である面が第２の物体２のための取付面として機能する。
【００７２】
第１の物体は、取付面から内方向に延在し、特に第１の構築層を貫通する開口部１５を含む。
【００７３】
第２の物体２は、シート部分２１を有し、図示の構成では、例えば金属シートである。突出セクション２３は、開口部の口部を通って延在し、第１の構築層を通って延在する。突出セクションは、例えば、シート部分を打ち抜くことによって形成される複数のタブによって形成される。タブは、例えば（第１および第２の物体を一緒にする前またはその後に）専用の工具を用いて、および／またはコネクタ３を開口部１５に導入することによって、シート部分の面から遠ざかるように下方に曲げられる。
【００７４】
特に、少なくともエネルギを衝突させるステップの間に、コネクタが導入されるときにある程度の抵抗を依然として与える程度にのみ、突出セクションがシート部分の面から離れるように曲げられる場合、有利である。
【００７５】
コネクタ３は、熱可塑性材料からなり、段差付き頭部３１と、頭部から遠位側に延在するシャフト部分３２とを有する。図示の実施形態におけるシャフト部分は、遠位先端部３３で終わっている。コネクタの長さ（図示された構成ではその遠近延長部）は、第１の構築層１１および芯地１３の累積された厚みより大きく、それが第２の構築層１２の内面に当接するとき、それは依然として開口部の口部より上に突出している。ソノトロード６は、機械的振動および押圧力をコネクタに結合してコネクタを第１および第２の物体のアセンブリに固定し、第２の物体を第１の物体に固定するために使用される。押圧力に対する反作用力は、支持体７、例えば非振動支持体によってかけられる。振動と押圧力とのジョイント効果は、熱可塑性材料の一部が流動可能となり、コネクタ３の周りの構造に押し込まれることである。これにより、コネクタの寸法が変化する。再凝固の後、確実な嵌め合い接続がもたらされる結果となる。
【００７６】
図１ｂはこのステップの後の状況を示す。図１ｃは、図１ｂの領域Ｃを示す図１ｂの詳細を示す。エネルギ入力が停止した後に再凝固した熱可塑性材料の流れ部分３５は、遠位端の部分と近位領域の部分との両方を含む。第１の物体の構造、例えば芯地の空間に形成された多孔質発泡体もしくは中空空間、または（もしあれば）第１および／もしくは第２の構築層の多孔質構造もしくは異質部分などに浸透したことによる流れ部分は、確実な嵌め合い態様でコネクタを固定する。また、突出セクション２３の周りに流れた流れ部分３５は、突出セクション２３の位置を保持する。
【００７７】
図２は、プロセスにおいて第１の物体の開口部１５と整列され中を通ってコネクタを押すことができる星状の開口部２６を得るよう、第２の物体のシート部分を十字状または星状に打ち抜き、次いで得られたタブを下方に曲げることによって形成される複数のタブ２５によって形成される突出セクションを有する第２の物体２の一部上の上面図を示す。
【００７８】
本質的に矩形のタブ２５の突出セクションを有する代替構成が図３に示されている。このようなタブは、Ｈ字型パンチによって形成され、次いで、得られたタブを下方に曲げることによって変形させてもよい。図４の変形例では、タブを下方に完全に曲げた後の開口部２６は、円形または正方形ではなく矩形であり、細長い。また、コネクタ３の形状は、例えば対応する断面を有するシャフト部分３２によって、対応して選択することができる。
【００７９】
より一般的には、本発明による方策は、（例えばねじ込み接続とは対照的に）円形の対称性を有するコネクタを伴う構成に対して好適であるのみならず、コネクタおよびそれに応じた矩形、楕円形、Ｔバー形状、ダブルＴバー形状、Ｈ形状などを含むがそれらに限定されない任意の形状の開口部に対しても好適である。
【００８０】
さらなる変形物が図６ａにおいて示される。図６ａおよび図６ｂの実施形態は、コネクタの遠位端が第２の構築層１２に到達する必要がなく、したがって、第１の物体がサンドイッチボードではないかまたは第２の構築層１２が押圧力に抵抗することができないかもしくはしてはならない構成に対しても好適である実施形態のグループの一例である。むしろ、この実施形態のグループでは、突出セクション２３は、振動の衝撃および押圧力によって熱可塑性材料を流動可能にするプロセスのための対抗要素／支持体としても働く。突出セクション２３は、シート部分に対して遠位側に向けてオフセットされたタブ２５によって形成される。少なくともタブ２５の領域上の第２の物体２の材料、例えば金属シート材料は、エネルギが衝突している間にコネクタ３が遠位側に開口部内へと押込まれるときに押圧力に対して十分な抵抗を与えるのに十分な剛性を有する。
【００８１】
図示の構成では、コネクタは熱可塑性材料からなり、遠位エネルギ方向付け部３６を含む。プロセスのために、エネルギは、流れ部分が流動可能になり、押圧力によって変位されるまで、例えば押圧力も及ぼすソノトロードによって、コネクタに結合される。矢印４０は、考えられ得る流れ方向の１つを示し、点線の矢印４１は、タブ２５におけるオプションの開口部を通る考えられ得る付加的な流れである（さらに以下を参照）。図６ｂはプロセスの後の状況を示す。流れ部分３５は、特に第１の構築層１１の下を流れることによって、突出セクション２３を第１の物体に対して係止する。
【００８２】
図７には、プロセスの後における、別のコネクタを伴う変形例が示される。前述の実施形態とは対照的に、コネクタ３は、熱可塑性材料からなるのではなく、液化可能でない材料の本体３８、例えばコア３８を含む。
【００８３】
図示された実施形態では、コアは、上述した種類の複数の係止特徴を凹みの形態で有する。凹みに加えて、またはそれに代わるものとして、表面は、コアとその周囲の熱可塑性材料との間の形状係止を引き起こすのに適した他の特徴、例えば突起、開放多孔性などを含むこともできる。これらの形状係止特徴は、熱可塑性材料に最初に埋め込まれてもよく（図示の例では、凹みが熱可塑性材料で充填されることによって）、または一時的に液化された熱可塑性材料によってプロセス中にのみ充填されてもよい。形状係止特徴は、コア５を熱可塑性材料内で安定させ、それを所定位置に保持する。
【００８４】
実施形態では、凹みまたは隆起部は、軸方向の力に対する安定化を助けるために周方向に延在している。これは、プロセス後に他の品目をコアに締結するためにコアが近位側または遠位側からアクセス可能である場合に、特に有利であり得る。
【００８５】
さらに、金属コアは遠位側の案内凹みを有する。
金属体、例えば金属コア（または非液化可能な他の材料のコア／本体）は、図７に示すような図６ａ／６ｂの構成だけでなく、説明および図示したすべての実施形態を含む、本発明の範囲内に入るすべての構成に対して存在するオプションである。
【００８６】
図８は、プロセス中の熱可塑性材料の流れを第２の物体２の一部上の平面図に示す（破線で第１の物体の開口部１５の位置も示す）。矢印４０は、熱可塑性材料が３つの面内方向、すなわち（タブの向きに関して）前方、および側方に流れることができることを示している。タブが開口部をさらに備える場合、「後方」流れ４１も可能である。
【００８７】
図６〜図８に示されているような接続による固定は、異なる面内方向の相対せん断力が異なる幾何学的形状によって取り込まれる点で非対称である。しかしながら、各々が突出セクションを含む複数の係止場所を設け、異なる種類の突出セクションを用いてこれが潜在的な非対称性を補償することが可能である。これは、例えば図９に示されており、２つの突出セクションを示しており、各々は１つのタブ２５を有し、それらのタブは反対方向に向けられている。同様のタブを有する先行技術の機械的係止とは対照的に、第１および第２の物体の互いに対する面内移動がある必要がないので、突出セクションの任意の相対的な向きが可能である。
【００８８】
図１０の実施形態では、前述の実施形態とは対照的に、第１の物体１は、サンドイッチボードではなく、単一の硬質層、例えば金属シートであるか、または硬質層からなる単一の積層体からなる物体である。第１の物体において開口部１５を打ち抜き、対応する材料を除去してもよい。代替的に、図示のように、第１の物体は、突出セクション１７も備えることもできる。
【００８９】
第２の物体を第１の物体に機械的に固定するプロセスは、図６〜図９を参照して上述したプロセスと同様であってもよい。さらに、第１および第２の物体の機械的強度が押圧力に耐えるのに十分でない場合、オプションで、第１の物体の突出セクション１７を防止する支持体が存在してもよい。
【００９０】
図１１は、第１の物体または図１０のような構成に同時に双方が変形される第１および第２の物体のアセンブリのいずれかに対して、変形ステップまたは複合打抜きおよび変形ステップを実行する可能性を示す。このために、変形型６１と協働する変形工具５１が設けられている。突出セクション２３または突出セクション１７，２３を形成するために、対応するシート部分を変形工具５１と変形型６１との間に配置し、これらを互いに対して押圧する。オプションによれば、変形工具は打ち抜き縁部５２を含んでもよく、変形工具打ち抜き縁部を収容するための対応する溝６２を含んでもよく、打抜きステップと変形ステップとを同時に行うことができる。
【００９１】
さらに別の可能性によれば、ソノトロードは、（エネルギ衝突前および／またはその後に、）第２の物体２の表面上に直接、または対応する部分を型に押し込んで突出セクションを生じさせるコネクタ３を介して、変形ステップを実施するために使用されてもよい。
【００９２】
ソノトロードは、打抜きステップ、変形ステップおよび固定ステップのすべてを行うことさえ可能である。
【００９３】
図１２は、図１ａ〜図１ｃのものと同様の構成を示しており、第２の物体２は金属フレームであり、シート部分２１は金属フレームの一部である。図１２の３つのパネルは、プロセスのステップ（左から右へ）、すなわち、第１および第２の物体１，２ならびにコネクタ３を互いに対して位置決めするステップと、機械的振動の開始（すなわち、コネクタに衝突するエネルギの初期段階）と、機械的振動および押圧力が停止する段階とをそれぞれ示す。
【００９４】
図１２の左側のパネルには、第１の構築層１１が開口部なしで図示されている。その材料属性に応じて、開口部を予め製造するのではなく、第２の物体の突出セクションおよび／またはコネクタをその中に押し込むことによって開口部を製造することは、オプションである。しかしながら、ほとんどすべての第１の構築層の材料組成についての代替的な作業によれば、開口部は予め形成されていてもよい。
【００９５】
図１２の中央のパネルでは、段差付き頭部の段差３４が突出セクション２３と協働して、図１ｃに示されるものと同様に、突出セクションとコネクタとの相互接触で熱可塑性材料が液化されるように示されている。
【００９６】
突出セクションおよび／またはコネクタを第１の物体内へと押し込むことによって開口部を形成するオプション、および突出セクションと協働して材料を液化する段差特徴（または顕著なテーパ形状）を有するオプションの両方は、図１２の実施形態に当てはまるだけではなく、これが可能なすべての実施形態に当てはまる。
【００９７】
図７はまた、コネクタが押圧されるスポットに対して、すなわちこのスポットの遠位側に支持面を形成する局所的な非振動支持体７（またはアンビル）を示す。
【００９８】
図１３ａは、第２の物体としての金属フレームのさらなる例をさらに示す。この実施形態では、突出セクション２３は片側のみに取り付けられたタブではなく、遠位側に突出する閉じた弓状部を形成する。このような形状は、さらなる安定性をもたらす。
【００９９】
図１３ｂおよび図１３ｃは、第１の物体の取付面に配置された第２の物体２を示しており、第１の構築層１１は、ガラス繊維複合材で形成されている。図１３ｂは、コネクタを固定する前の状況を示し、図１３ｃは、その後の状況を示す。
【０１００】
図１３ｃに見られるように、コネクタは、近位端から軸方向に延在する近位凹みを有する。このような凹みは、案内機能として役立ち、ソノトロードの対応の案内突起と協働する。この特徴は、本明細書に記載されたすべての実施形態についてのオプションである。
【０１０１】
図１４は、突出セクションが閉じた弓状部である第２の物体を有する構成を示す。左側のパネルは、第２の物体およびコネクタを第１の物体内へと（予め形成された開口部を有するかまたは有さない状態で）押し込むステップを示し、中間パネルは、このステップの終わりに向かって流れ部分を流動可能にするステップを示す。右のパネルは、熱可塑性材料が頂部層の下を弓状部に対して側方に流出することを示すために、中間パネルの構成を側面図（９０°回転）においてソノトロードなしで示す。
【０１０２】
コネクタが押圧される第２の構築層が必要ない他の実施形態と同様に、図１４の構成は、第２の物体（例えば金属フレーム）をサンドイッチボードとは異なる第１の物体に固定するのにも適している。
【０１０３】
図１５ａのコネクタ３は、シート部分を有する第２の物体２を、サンドイッチボード１、または幾らかの寸法剛性を有する材料からなる少なくとも１つの建築層を含む他の物体に固定するのに適している。コネクタは、本体３７と、遠位方向に突出する固定部分３８とを備える。第２の物体は、シート部分の材料強度に応じて、例えばスリット、十字（両方ともオプションで打抜き線として）、または同様のものとして形成された開口部２６を設けられてもよい。第１の物体１は、第２の物体２が第１の物体の近位側に面する表面と物理的に接触するように配置されたときに、第２の物体開口部２６がほぼ整列する開口部１５を備える（もちろん、加えて第１の物体と第２の物体との間に箔などの物体を配置することも可能であろう）。
【０１０４】
コネクタは、プロセス中、最初に第１および第２の物体のアセンブリに押し付けられ、突出固定部分３８が開口部１５の位置で第２の物体に押し付けられ、シート材料の一部を変形させて突出セクション２３を生じさせる（図１５ｂ）。同時に、またはその後、押圧力が維持される一方で、固定部分３８の熱可塑性材料が流動性となり流れ部分３５を形成するまで、機械的振動がコネクタに結合される。本体３７の遠位側に面する表面３９は、第１の物体に対するコネクタの動きを制限する当接面を形成し、それが第２の物体の対応する近位側に面する表面と接触するとすぐにエネルギ入力が停止し得る。
【０１０５】
この構成の代替案が図１６に示される。図１６では、コネクタ３はそれ自体が熱可塑性であり、本質的に平坦であり、例えばシート状である。ソノトロードは、プロセス中にコネクタ３の局部的変形を引き起こし、その結果、機械的振動エネルギが衝突している間に熱可塑性材料をシート部分の材料に押し付ける突出セクション６１が設けられている。
【０１０６】
ソノトロードはまた、ソノトロードのコネクタ材料内への移動を制限し、それにより変形および材料変位の度合を規定する停止面６２を形成する。
【０１０７】
図１６はさらに、突出セクションがコネクタ３に押し付けられる位置の横方向にシート状材料が膨張するのを防止する機能を有する押圧パッド８０を示す。そのような押圧パッドは、材料およびパラメータに応じて、図１５ａおよび図１５ｂの実施形態などの他の実施形態でも使用され得る。
【０１０８】
図１７ａは、図１６のものと同様の構成を示す。押圧パッドに加えて、またはこれに代わるものとして、（例えば、ソノトロード６に十分に接近した押圧パッドによって構成することもできる）横方向流れ制限部８１が設けられている。図１６の実施形態の場合と同様に、第２の物体の突出セクションは、わずかにのみ下方に（すなわち、遠位側に向かって）曲げられるように図示されている。これらの図に示されているものとは対照的に、突出セクションは、プロセスが始まる前に遠位側にまったく突出しないようなものであってもよい。
【０１０９】
機械的振動が作用している間に突出セクション６１を有するソノトロード６がコネクタ材料内に押し込まれる結果、コネクタ３の変形、その結果の第２の物体の（さらなる）変形（突出セクションが遠位側にさらに曲げられる）が、流れ部分が矢印方向の流れ（主にコネクタと第２の物体との間の界面に液化が生じる）を含んで流動性となり横方向に流れることに加えて起こる。ある逆方向流れ（突出セクションによって生じる凹部１３９の周囲における膨張）も起こり得るが、流れ制限部が、第２の物体の近位側において横方向の流れを妨げる。
【０１１０】
熱可塑性コネクタの材料の厚さは、横方向およびおそらくは後方に流れた材料部分のため、最初よりも凹部の遠位側において小さくなり得る。
【０１１１】
図１８は、時間ｔの関数として示された押圧力９１および振動力９２を伴うプロセス図の例を示す。図１８の例では、例えば、図１２（予め形成された開口部なし）および図１５ａ〜図１７の実施形態ならびに以下に記載される実施形態と同様に、初期変形ステップが行われると仮定する。この変形ステップの間、押圧力は第１のピーク９１．１に達し得、その後、少し減少する。次に、熱可塑性材料を液化するための設定に機械的振動エネルギが結合されている間に、押圧力が再び上昇される（第２のピーク９１．２）。押圧力は、流れ部分が十分に再凝固するまで、熱可塑性振動が切られた後も維持される。
【０１１２】
図示された実施形態では、機械的振動は、変形を補助するため、および場合によっては熱可塑性材料を軟化させるために、変形段階の間に既に作用する（特に、図１６〜図１７および後述の実施形態のように、熱可塑性材料を変形させなければならない場合）。これはオプションである。
【０１１３】
点線９１’は、例えば、それには限られないが（but not only）、図１２の実施形態の場合と同様に、第１の物体が第２の物体の突出セクションの遠位側にも固定されている状況において、加えてアンビル７（コネクタが第１／第２の物体に押し付けられる横方向位置に直接設けられる非振動性の支持体）が使用される場合には、押圧力がかなり高い値に上昇する可能性を示している。
【０１１４】
図１９は、本明細書中で上記で説明したすべての実施形態にオプションとして当てはまるオプションの特徴を示す。すなわち、第２の物体には、プロセス中に熱可塑性材料と接触する位置に、少なくとも１つのエネルギ方向付け構造２８が設けられている。このようなエネルギ方向付け構造は、第２の物体が金属シート部分を含む場合、そのような金属シート部分の変形の形態で提供されてもよい。特に、そのようなエネルギ方向付け部分は、プロセス中に第２の物体が、コネクタがそれに押し付けられる押圧力に対する反作用力を生成する場所に位置することができる。
【０１１５】
図１９のエネルギ構造２８は、開口部２６の位置と共に二重の機能を有する。説明されているように、エネルギ方向付け部としての役割を果たすことに加えて、それはまた、流れ部分の流れを目標通りに分散するのに役立つ。第２の物体の構造上、例えば、流れ部分は、流れ部分が浸透する材料の強度が両側で等しくなく、したがって、流れ方向手段のない流れ部分が一方の側（抵抗の少ない方）にのみ流れるであろう場合でも、両方の／すべての横方向（図１９の左方向および右方向）に流出することになる。
【０１１６】
より一般的には、第２の物体材料から形成される構造体は、エネルギ方向付け部、流れ方向付け部、またはその両方として、エネルギ方向付け部および流れ方向付け部として機能することができる。第２の物体は、それら（エネルギ方向付け部、流れ方向付け部、複合エネルギ方向付け部および流れ方向付け部）の１つまたはそれらの任意の組み合わせであり得る。
【０１１７】
これは、図２１にも概略的に示されており、第２の物体は、流れ方向付け特性をも有する第１のエネルギ方向付け部２８．１と、実質的な流れ方向付け特性を有さないように配置された第２のエネルギ方向付け部２８．２と、実質的なエネルギ方向付け特性を有さない（広い中央膨張によって形成される）流れ方向付け部２９とを含む。
【０１１８】
図２１において、開口部２６の直ぐ遠位側にあるシート部分も、コネクタが第２の物体に対して押し付けられる近位方向に向けられるという点で、エネルギ方向付けおよび流れ方向付け特性を有する。
【０１１９】
第１のエネルギ方向付け部２８．１と第２のエネルギ方向付け部２８．２との間の差異は、それらの軸方向位置（遠近軸に沿った位置）である。第２のエネルギ方向付け部は、流出チャネルを形成する開口部２６の実質的に遠位側に位置し、一方、第１のエネルギ方向付け部２８．１および膨張部２９は、コネクタ材料が第２の物体に対してほぼ近位方向から押し付けられ、それによって遠位部分が流動可能にされたときに、第１のエネルギ方向付け部２８．１および膨張部２９が１つのチャネルに向けられる部分（たとえば図２１における左の開口部）を別のチャネルに向けられる部分（たとえば図２１における右の開口部）から分離する軸方向位置に延在する。
【０１２０】
図２０は、図１６および図１７ａの実施形態の変形例を示し、第２の物体２とコネクタ３とは、互いに最初に固定されることによってユニットを形成する。ユニットは、第１の層を形成する熱可塑性コネクタ３と、第２の層を形成する第２の物体２としての金属シートとの積層体によって形成される。第２の物体は、上述したように第２の物体開口部を設けられてもよい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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