将第二物体锚固至第一物体制造技术

根据本发明专利技术的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体包括低密度层，该低密度层包括多个离散元件和多个离散元件之间的充气(空的)空间的布置。该方法包括提供连接器，该连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料如热塑性材料，使该连接器与该低密度层接触，将所述连接器压靠在该低密度层上并将机械振动能耦合入该连接器以使该连接器穿透到低密度层中而使多个离散元件变形，直到可液化材料的流动部分变得可流动并与变形的多个离散元件之间的空间互穿，从而产生可液化材料和变形的离散元件的交缠结构，以及停止机械振动能并使该流动部分重新固化以将该连接器锚固在该低密度层中。

Anchor the second object to the first object

According to one aspect of the present invention, a method is provided for anchoring connectors in a first object, in which the first object includes a low density layer comprising an arrangement of inflatable (empty) spaces between multiple discrete elements and multiple discrete elements. The method includes providing a connector with liquefiable material, such as thermoplastic material, liquefiable through mechanical vibration, so that the connector contacts the low density layer, pressing the connector against the low density layer and coupling the mechanical vibration energy into the connector so that the connector penetrates into the low density layer and deforms multiple discrete elements until the flow of liquefiable material. The moving part becomes fluid and intersects with the space between the deformed discrete elements, resulting in the intertwining structure of liquefiable materials and deformed discrete elements, and stopping mechanical vibration energy and re-solidifying the flowing part to anchor the connector in the low density layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将第二物体锚固至第一物体
本专利技术涉及机械工程和制造领域，尤其是机械制造领域，例如汽车工程、飞行器制造、铁路车辆和机车的建造、造船、机械制造、玩具制造等。特别涉及将第二物体机械地固定在第一物体中的方法。
技术介绍
在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而使用轻型材料代替。新结构材料元件的示例是包括两个外部的、相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻质结构元件，该结构层例如由纤维复合材料(如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、金属片材、或者取决于行业由纤维板制成，该中间层(内衬层)例如是纸板或其它材料的蜂窝结构或轻型金属泡沫材料或聚合物泡沫材料或陶瓷泡沫材料等或分开的距离保持器的结构。这种轻质结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板(HCB)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。此外，同样轻质的其它结构元件，如所述夹层板的内衬层，包括通过具有充气腔而具有相对低密度的结构层，例如泡沫材料。新材料在结合这些材料的元件尤其是将稍平的物体结合至其它物体时带来新的挑战。这方面的一个示例是在汽车、航空、造船和其它工业中将增强件(“纵梁”等)结合到稍平夹层板结构，或者在夹层板中为铰链、螺钉、螺栓等提供锚固点。另外，根据现有技术，必须在它们的制造期间提供夹层板结构中的增强件，并且还必须在制造期间增加连接元件。如果随后添加它们，则夹层芯必须随后填充泡沫材料以紧固连接器，这是高成本且耗时的。为了应对这些挑战并消除可能的缺陷，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合。此外，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本以及由于缓慢的硬化过程而导致的制造过程中的延迟，特别是如果彼此待连接的表面具有一定的粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。此外，粘合剂结合的强度取决于待连接元件的最外层的强度。WO93/12344公开了一种将保持部件固定在预制部件的凹槽中的方法，该预制部件具有热塑性材料芯，例如具有蜂窝状结构。保持部件被压入预制部件中并旋转直到保持部件被焊接到芯。该方法限于热塑性芯材料上的应用，从而可能产生必要的焊接。而且，芯层在保持部件穿透的地方熔化，因此保持部件仅沿其周边相对于芯层锚固，由此芯层需要相当大的密度以使保持部件以足够的锚固强度锚固。类似地，WO2015/162029公开了用于放置定位元件的方法，该定位元件被旋转以被驱动到部件中以产生焊接接合。该方法还包括仅将定位元件沿其周边锚固，取决于部件的材料，这限制了锚固强度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种将连接器机械地固定至第一物体的方法，该方法克服现有技术方法的缺点。尤其是，本专利技术的目的是提供一种将连接器机械地固定至轻质结构元件的方法，该方法具有成本低、高效且快速的潜在优势，并且如果轻质结构元件的芯层具有低密度，则具有显著的锚固强度。根据本专利技术的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中该第一物体包括第一结构层和粘附至该结构层的低密度层，该低密度层包括含有充气腔的结构，其中第一结构层的第一密度高于低密度层的第二密度，该方法包括：-提供第一物体并提供连接器，该连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料，例如热塑性材料；-使连接器与低密度层接触；-将连接器压靠在低密度层上并将机械振动能耦合入连接器，以使低密度层在连接器和第一结构层之间被压缩，以产生低密度层的压缩部分，其中压缩部分具有压缩结构，直到可液化材料的流动部分变得可流动并被压入压缩部分的结构中；-停止机械振动能并使流动部分重新固化，以将连接器锚固在保持压缩结构的压缩部分中。特别地，压缩结构可具有高于第二密度的密度。与低密度层相比，结构层将更薄且更致密(并且通常也比低密度层限定的平均硬度更硬)。根据第一组例子，低密度层可以是由固体泡沫材料形成的层，例如金属或塑料(但不可液化的)泡沫材料层。在第二组例子中，低密度层包括第一材料的元件结构(例如纸板或其它纤维结构或塑料材料或薄金属片)和第二材料的粘合剂。第二种材料尤其可以是泡沫材料。例如在WO2008/080238和WO2010/072009中，已经提出通过在夹层板中形成孔来将包括热塑性材料的连接器锚固在夹层板中，该孔穿过结构层和内衬层中的一个，并且随后通过液化一部分热塑性材料以相对于第一结构层和第二结构层两者锚固该连接器。然而，这种方法的缺点在于，由于厚度小，取决于夹层板结构，连接器只可以粘结至非常有限的第一/第二结构层材料上。另一方面，内衬材料通常不具有足够的密度和稳定性以便在其中发生锚固。本专利技术通过提出将连接器压入低密度层(该低密度层可以是夹层板的内衬层)并且例如使用由此使低密度层局部变形以产生结构(该结构适合于被热塑性材料互相穿透)的事实来解决这种困境。低密度层还提供机械阻力，这是操作者能够施加压下力所必需的。当机械振动起作用时，压下力对于引起足够的摩擦(外部摩擦和可能的内部摩擦)是必要的。由于根据本专利技术的方法，由于与远端接触的低密度层的压缩增加，压下力可随着连接器的远端接近第一结构层而增加。即使内衬相对柔软，已经观察到如果流动部分足够大，这将导致通过流动部分与低密度层的变形部分互穿在低密度层的材料中形成强锚固。因此，在重新固化后产生低密度层的变形部分与可液化材料交缠的共同结构。除了可液化材料可能粘附到变形部分之外，这也将导致形状配合连接，因为即使低密度层最初仅由竖向结构组成，变形也不可避免地导致底切。与前面讨论的现有技术方法形成对比，其中连接器在旋转时被压入低密度层，根据本专利技术的各方面的方法基于压下力与机械振动例如纵向振动的组合。归因于此，低密度层的材料不会相对于连接器向外移出并移位(这通常是旋转连接器的情况)，但是低密度层的材料保持在侧向位置，处于该侧向位置该低密度层的材料可以与可液化的材料互穿，从而有助于锚固。因此，所要求保护的方法提供了优于现有技术的显著优点，特别是对于密度非常小的低密度层。根据本专利技术的第二方面，提供了一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体包括低密度层，该低密度层包括多个离散元件和在多个离散元件之间的充气(空的)空间的布置，该方法包括：-提供第一物体并提供连接器，连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料，例如热塑性材料；-使连接器与低密度层接触；-将连接器压靠在低密度层上并将机械振动能耦合入连接器，使连接器穿透到低密度层，直到可液化材料的流动部分变得可流动并使其与变形的多个离散元件之间的空间互穿，从而产生可液化材料和离散元件的交缠结构；-停止机械振动能并且使流动部分重新固化，以将连接器锚固在低密度层中。多个离散元件是离散的，因为它们具有通过充气空间与其它元件隔开的部分。这并不排除所述元件彼此物理接触。在实施例中(例如当离散结构是塑料材料时)，甚至可能所述元件或所述元件的一些彼此是一件式的(不排除物理连续性)。特别地，离散元件可以基本上竖向地延伸，即大致平行于压下力方向(近远方向)。多个离散元件可以例如形成竖向延伸的多个壁的结构。在实施例中，将连接器压靠在低密度层上并将机械振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中所述第一物体包括低密度层，所述低密度层包括多个离散元件和所述多个离散元件之间的充气空间的布置，所述方法包括以下步骤：‑提供所述第一物体并提供所述连接器，所述连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料，例如热塑性材料；‑使所述连接器与所述低密度层接触；‑将所述连接器压靠在所述低密度层上，并将机械振动能耦合入所述连接器以使所述连接器穿入所述低密度层而使所述离散元件变形，直到所述可液化材料的流动部分变得可流动并与变形的多个离散元件之间的空间互穿，从而产生可液化材料和变形的离散元件的交缠结构；和‑停止机械振动能并使所述流动部分重新固化，以将所述连接器锚固在所述低密度层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.21 CH 00947/161.一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中所述第一物体包括低密度层，所述低密度层包括多个离散元件和所述多个离散元件之间的充气空间的布置，所述方法包括以下步骤：-提供所述第一物体并提供所述连接器，所述连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料，例如热塑性材料；-使所述连接器与所述低密度层接触；-将所述连接器压靠在所述低密度层上，并将机械振动能耦合入所述连接器以使所述连接器穿入所述低密度层而使所述离散元件变形，直到所述可液化材料的流动部分变得可流动并与变形的多个离散元件之间的空间互穿，从而产生可液化材料和变形的离散元件的交缠结构；和-停止机械振动能并使所述流动部分重新固化，以将所述连接器锚固在所述低密度层中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个离散元件包括基本平行于近远侧方向延伸的多个壁，其中在按压所述连接器的步骤中，所述连接器被压向远侧方向。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一物体是夹层元件，所述夹层元件包括夹持所述低密度层的第一结构层和第二结构层。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在提供所述第一物体的步骤中，所述第一物体被设置成所述第二结构层的一部分被移除以产生进入孔并由此产生所述低密度层的外露部分，并且其中使所述连接器与所述低密度层接触包括使所述连接器穿过所述进入孔与所述低密度层接触。5.根据权利要求4所述的方法，包括在使所述连接器与所述低密度层接触之前通过钻孔移除所述第二结构层的一部分以产生所述进入孔。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述进入孔相对于所述连接器的横截面尺寸是较小的。7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，选择所述压下力以使所述第一结构层不被所述连接器穿透。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述低密度层除了所述元件之外还包括泡沫材料粘合剂，并且其中使所述流动部分穿透所述泡沫材料粘合剂的孔穴和/或焊接到所述泡沫材料粘合剂。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在停止机械振动的步骤之后保持压下力。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器包括具有面向近侧的耦合输入面的近侧部分和在所述近侧部分远侧的远侧部分，其中所述远侧部分是中空的并且呈套管状。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器的远端形成面向远侧的边缘。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述可液化材料是热塑性材料。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器包括不可液化材料的主体。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述主体包括用于相对于所述第一物体锚固另一物体的附接结构，所述附接结构例如包括内螺纹、外螺纹、卡口连接结构中的至少一个。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器具有头部或其它侧向突出的近侧特征，并且其中所述头部或其它侧向突出的特征用作止挡特征。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：提供具有开口的第二物体，以及相对于所述第一物体放置所述第二物体，其中在使所述连接器接触所述低密度层的步骤中，使所述连接器的轴部分延伸穿过第二物体的开口，并且其中在停止能量传递的步骤之后，第二物体被夹在所述第一物体和所述连接器的面向远侧的表面部分之间。17.一种例如根据前述权利要求中任一项所述的将连接器锚固在第一物体中的方法，其中所述第一物体包括第一结构层和粘附到所述第一结构层的低密度层，所述低密度层包括含有充气腔的结构，其中第一结构层的第一密度高于所述低密度层的第二密度，该方法包括以下步骤：-提供所述第一物体并提供所述连接器，所述连接器具有可通过机械振动可液化的可液化材料，例如热塑性材料；-使所述连接器与所述低密度层接触；-将所述连接器压靠在所述低密度层上并将机械振动能耦合入所述连接器以使所述低密度层在所述连接器和所述第一结构层之间被压缩以产生所述低密度层的、具有压缩结构的压缩部分，直到所述可液化材料的流动部分变得可流动并被压入所述压缩部分的结构内；-停止机械振动能并使所述流动部分重新固化，以将所述连接器锚固在保持有所述压缩结构的压缩部分中。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一物体是夹层元件，所述夹层元件包括第二结构层，所述第一结构层和第二结构层夹持所述低密度层。19.根据权利要求18所述的方法，其中，在提供所述第一物体的步骤中，所述第一物体设置成所述第二结构层的一部分被移除以产生进入孔并由此产生所述低密度层的外露部分，并且其中使所述连接器与所述低密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·博世内尔，J·奎斯特，P·莫塞尔，
申请(专利权)人：多种材料焊接股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH