BR112016027753B1

BR112016027753B1 - Método para ancorar um primeiro objeto em um segundo objeto e máquina para executar o método

Info

Publication number: BR112016027753B1
Application number: BR112016027753-8A
Authority: BR
Inventors: Jörg Mayer; Mario Lehmann; Håkan Käll; Muthumariappan Sankaran
Original assignee: Ikea Supply Ag; Woodwelding Ag
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2021-11-23
Also published as: CA2950457A1; EP3149346A1; CN106573417A; ES2863050T3; US11472125B2; PL3149345T3; US11642856B2; JP6639419B2; US20200391448A1; JP2017519163A; EA201692380A1; AU2015265919B2; BR112016027753A2; EP3149345B1; BR112016027798A2; AU2015265919A1; EA032335B1; RU2016149367A; CA2950457C; KR102354548B1

Abstract

método para ancorar um primeiro objeto em um segundo objeto e máquina para executar o método. a presente invenção relaciona-se a um método e a uma máquina para unir dois objetos (1, 5), ancorando uma porção de inserto (6) provida em um primeiro objeto (5) em uma abertura (2) provida em um segundo objeto (1). a ancoragem é feita liquefazendo um material termoplástico e interpenetrando o material liquefeito e um material penetrável, sendo que os dois materiais são dispostos em superfícies opostas (18, 19) da porção de inserto (6) e a parede da abertura (2). durante a etapa de inserir a porção de inserto (6) na abertura e/ou durante a ancoragem, uma força de grampo é aplicada às superfícies opostas (3) do segundo objeto (1), para impedir que o segundo objeto (1) venha trincar ou abaular.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção pertence ao campo de engenharia mecânica e construção, e relaciona-se a um método para unir dois objetos. Um primeiro objeto compreende uma porção de inserto e o outro objeto compreende uma abertura, e, para os dois objetos serem unidos, a porção de inserção é ancorada na abertura, e sendo que, na área de ancoragem, um dos objetos compreende um material sólido que é penetrável pelo material que tem propriedades termoplásticas quando liquefeito. O material penetrável do segundo objeto é por exemplo, fibroso ou poroso. Especialmente, pode ser um material baseado em madeira, aglomerado de madeira (chipboard), etc. O segundo objeto pode ser uma tábua, e a abertura pode ser uma abertura na face do lado estreito da tábua.

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO

[001] Por exemplo, a partir da Publicação WO 96/01377 (Createc), WO 98/042988 (Woodwelding) e WO 2006/002569 (Woodwelding) ou WO 2008/080239, uma primeira solução é conhecida para ancorar in- sertos, compreendendo materiais tendo propriedades termoplásticas em materiais fibrosos ou porosos, tal como, por exemplo, aglomerado de madeira (chipboard), ou madeira. Para tal ancoragem, o inserto é posicionado em relação à abertura, e, então, vibrações mecânicas, em particular, vibrações ultrassônicas, e uma força direcionada para pressionar o inserto na abertura, são simultaneamente aplicadas ao inserto. Na etapa de posicionar o inserto, nenhuma força mais relevante é usada, isto é, na aplicação de energia vibratória, o inserto posicionado vibra livremente ou devido a à força especificada que o pressiona contra o material fibroso ou poroso vai transmitir energia vi- bratória para este último. Na etapa de aplicar vibrações e força, o material com proprieda-destermoplásticas é liquefeito pela fricção, pelo menos onde contata o material fibroso ou poroso e ele penetra no material fibroso ou poroso das paredes da abertura, e, na ressolidificação, forma uma conexão de ajuste positivo com o material fibroso ou poroso.

[002] De acordo com uma segunda solução alternativa, o segun do objeto (compreendendo um segundo material penetrável por um material termoplástico) pode ser escolhido para compreender uma abertura tendo uma profundidade, e o primeiro objeto (compreendendo um primeiro material, que é um material sólido tendo propriedades termoplásticas) para compreender uma porção de inserto tendo um comprimento, onde a abertura e a porção de inserto são adaptadas de modo que a porção de inserto se posicione na abertura com interferência. Ali, os primeiro e segundo materiais constituem pelo menos parte de áreas superficiais opostas da porção de inserto e abertura, que são pressionados entre si no ajuste de interferência. O ajuste de interferência, então, é estabelecido, colocando a porção de inserto na abertura, e aplicando uma força de interferência, e somente, a seguir, a porção de inserto é ancorada na abertura, transferindo uma quantidade de energia adequada para liquefazer o primeiro material nas proximidades das ditas áreas superficiais opostas em uma quantidade e por um tempo suficientes para liquefazer o primeiro material e interpenetrar os primeiro e segundo materiais nas proximidades das ditas áreas de superfície opostas, e cessando a transferência de energia por um tempo suficiente para resolidificar o primeiro material liquefeito, durante a etapa de ancoragem. A energia pode ser a energia provida por vibrações mecânicas, em particular, vibrações ultrassônicas.

[003] Especialmente, se a segunda solução alternativa (que es tabelece um ajuste de interferência antes da etapa de ancoragem) mas também em certas concretizações da primeira solução na qual durante a etapa de aplicar vibrações e força, por exemplo, como descrito na WO 2008/080239, uma porção ligeiramente sobre- dimensionada do inserto é prensada na abertura, o segundo objeto pode ser submetido a uma considerável carga mecânica, devido à força de interferência. Dependendo da composição do material penetrá- vel ou possivelmente outros objetos de bigorna, pode haver o risco de ocorrerem trincas ou outros danos (tal como porções descascamento) causados pela introdução da porção de inserto na abertura, antes da etapa de ancoragem. O risco de ocorrer tais danos será particularmente alto, se o segundo objeto for uma tábua, conformada pelo menos em seções, e se a abertura for uma abertura no lado estreito da tábua, em particular, se as dimensões da abertura tiverem a mesma ordem de magnitude da espessura da tábua (seção da tábua), então não haverá muito material penetrável entre a abertura as superfícies largas. O mesmo se aplica a objetos que não necessariamente tenham a forma de tábua, se a distância entre a abertura e uma superfície lateral for comparativamente pequena, por exemplo, não maior que uma ou duas vezes o diâmetro da abertura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] O objetivo da presente invenção é prover um método para unir dois objetos, com base nas primeira e segunda soluções acima mencionadas, onde é minimizado o risco de infligir danos ao segundo objeto, causados pela inserção da porção de inserto na abertura, se a porção de inserto tiver uma seção transversal ligeiramente sobre- dimensionada.

[005] De acordo com um aspecto da invenção, é provido um mé todo para ancorar um primeiro objeto em um segundo objeto, o método compreendendo as etapas de:

[006] prover o primeiro objeto compreendendo um primeiro mate rial, e prover o segundo objeto compreendendo um segundo material, sendo que o primeiro material é sólido e compreende propriedades termoplásticas, e sendo que o segundo material é sólido, e penetrável pelo primeiro material quando em um estado liquefeito, o segundo objeto tem uma face de extremidade com uma abertura tendo um eixo geométrico, e o primeiro objeto adicionalmente compreende uma porção de inserto;

[007] sendo que a abertura e a porção de inserto são adaptadas entre si, de modo que a porção de inserto se posicione na abertura, e sendo que os ditos primeiro e segundo materiais constituem pelo menos parte das áreas de superfície opostas da porção de inserto e da abertura prensadas uma contra a outra;

[008] aplicar uma força de grampo ao segundo objeto, enquanto a porção de inserto é, pelo menos parcialmente, inserida na abertura, a força de grampo atua entre dois elementos opostos dispostos de modo que a abertura fique entre as superfícies nas quais os elementos de grampo atuam quando a força de grampo é aplicada, a força de grampo atuando em uma direção não paralela com o eixo geométrico da abertura;

[009] ancorar a porção de inserto do primeiro objeto na abertura transferindo uma quantidade de energia adequada para pelo menos parcialmente liquefazer o primeiro material nas proximidades das ditas áreas superficiais opostas em uma quantidade suficiente e por um tempo suficiente para liquefazer pelo menos parcialmente o primeiro material e interpenetrar os primeiro e segundo materiais nas proximidades das ditas áreas superficiais opostas;

[0010] interromper a transferência de energia por um tempo sufici ente para ressolidificar o primeiro material liquefeito durante a etapa de ancorar.

[0011] Com isto, a força de grampo pode ser aplicada durante ou antes da etapa de ancorar (por exemplo, durante a etapa que estabe- lece um ajuste interferente, especialmente com a inserção da porção de inserto na abertura) ou ambos.

[0012] A aplicação da força de grampo reduz o risco de formar trincas no segundo objeto, uma vez o segundo objeto é suportado pela força de grampo durante pelo menos uma porção do tempo durante qual o ajuste interferente exerce uma carga mecânica sobre o segundo objeto. Ademais, a força de grampo o reduz o risco de formar protuberâncias visíveis no segundo objeto.

[0013] Embora na técnica anterior grampos sejam usados para fixar um objeto, por exemplo para permitir seu transporte, a invenção, assim sugere uma força de grampo especialmente - e por exemplo localmente - para manter o objeto intato. Devido a isto, especificamente, a força de grampo pode ser aplicada seguindo uma correlação temporal e espacial com a ancoragem e/ou inserção da porção de inserto na abertura.

[0014] Nas concretizações, as aberturas da porção de inserto são adaptadas umas às outras, de modo que a porção de inserto possa ser inserida com um ajuste interferente.

[0015] O fato de a abertura e a porção de inserto se adaptarem mutuamente para prover um ajuste interferente, isto implica que a porção de inserto deva ser sobre-dimensionada, pelo menos localmente, em relação à abertura, produzindo uma pressão, pelo menos local, entre a porção de inserto e a parede de abertura, quando o inserto estiver corretamente posicionado dentro da abertura, isto é, resultando uma compressão elástica da porção de inserto e/ou parede da abertura. Nesta, os ditos primeiro e segundo materiais são dispostos opostos entre si, pelo menos em partes das áreas de tal compressão.

[0016] Este aspecto de a porção de inserto e abertura se adapta rem, de modo que a porção de inserto se posicione na abertura com ajuste interferente, não precisa ser usado para estabelecer um ajuste interferente antes da etapa de ancorar, de acordo com a segunda solução acima mencionada. Então, o método compreende a etapa adicional de estabelecer um ajuste interferente, colocando a porção de in- serto na abertura, e aplicando uma força interferente, e a etapa de ancorar a porção de inserto sendo executada depois da etapa em que se estabelece o ajuste interferente.

[0017] Em tal etapa de método opcional para estabelecer o ajuste interferente em primeiro lugar, a porção de inserto é posicionada na posição desejada dentro da abertura, onde fica presa pelo acima dito ajuste interferente. Para conseguir o ajuste interferente, isto é, para gerar uma compressão entre a porção de inserto e a parede da abertura, faz-se necessária uma força interferente, quer para forçar a porção de inserto na abertura subdimensionada ou para fixar com grampo as seções de parede da abertura contra a porção de inserto. A magnitude da força interferente corresponde substancialmente à resistência de material e à área do ajuste interferente, e limitada e dependente principalmente das dimensões relativas entre a porção de inserto e abertura e da compressibilidade de quer um dos materiais, ou ambos - primeiro e segundo materiais.

[0018] Em concretizações alternativas, nenhum ajuste interferente é estabelecido antes da etapa de ancorar, mas o fato de a porção de inserto e abertura serem adaptadas uma à outra de modo que a porção de inserto se posicione na abertura com um ajuste interferente, meramente implica que uma interferência será estabelecida se a porção de inserto for prensada a seguir na abertura. Nestas concretizações, a porção de inserto, antes da etapa de ancorar, é colocada em relação à abertura somente em uma extensão que nenhuma força mais substancial seja necessária. Durante a etapa de ancorar, a porção de inserto é adicionalmente movida em relação à abertura, por exemplo, sendo prensada adicionalmente na abertura, até as áreas superficiais opostas da porção de inserto e abertura se contatarem, enquanto, ao mesmo tempo, partes do primeiro material se liquefazem. Tais concretizações alternativas se baseiam na primeira solução acima mencionada.

[0019] Em um grupo adicional de concretizações, a porção de in- serto não é sobredimensionada em relação à abertura, isto é, a porção de inserto e abertura não se ajustam de maneira interferente. Nestas concretizações, a ancoragem é executada com uma face de extremidade virada distalmente da porção de inserto sendo prensada contra fundo e/ou ombro e/ou ângulo da abertura, isto é, as áreas superficiais opostas são fundo/ombro/ ângulo da abertura e a seção correspondente da porção de inserto prensada contra elas.

[0020] Nas concretizações, o segundo objeto tem uma seção em forma de tábua definindo duas superfícies largas e um lado estreito entre as duas superfícies largas, sendo que a face de extremidade acima mencionada com as aberturas é a face lateral estreito da seção em forma de tubo. Especialmente, o segundo objeto pode ser uma tábua de material baseado em madeira, tal como aglomerado de madeira (chipboard), painel de fibra (fibreboard), tábua de fibra de alta densidade (HDF) ou tábuas de média densidade (MDF), ou madeira. Neste texto, o termo "aglomerado de madeira" (chipboard) é usado se referindo a qualquer material compósito que é fabricado misturando partículas de madeira de qualquer forma com adesivo, independentemente da forma do produto, incluindo, por exemplo, tábuas de fibras direcionadas.

[0021] Nas concretizações, a força de grampo é perpendicular ao eixo geométrico da abertura, isto é, a abertura se estende ao longo de um plano perpendicular à força de grampo. Este plano no qual o eixo geométrico de abertura se estende pode especialmente ser paralelo às superfícies largas da tábua, isto é, ao plano da tábua.

[0022] A força de grampo pode ser uma força constante ou seguir um perfil que depende do tempo (predeterminado ou em função de parâmetros medidos), por exemplo, sendo aplicada por um mecanismo baseado em ar pressurizado, através de um compressor adequado e possivelmente um regulador (compreendendo válvulas, etc.). Estas concretizações vantajosamente possibilitam um controle preciso e fácil adaptação a requisitos de mudança - por exemplo, devido a mudança de composição de material ou dimensões de elementos.

[0023] Em certas concretizações, a aplicação de uma força de grampo é coordenada com a transferência de energia e/ou inserção. Em muitas concretizações, a força de grampo é mantida até que a quantidade de energia aplicada seja suficiente para liquefazer pelo menos parte da porção de inserto, de modo que a pressão gerada pelo ajuste interferente (se houver) seja substancialmente liberada.

[0024] Alternativamente, a força de grampo pode ser aplicada fi xando os elementos de grampo em posições fixas entre si durante a etapa de fixar com grampo, por exemplo, com um mecanismo de tra- vamento mecânico. Uma concretização de mecanismo de travamento mecânico adequada compreende uma alavanca de joelho ou similar.

[0025] Concretizações que provêm fixar os elementos de grampo em uma posição fixa entre si têm a vantagem de serem particularmente simples de ajustar, sem requerer nenhuma aplicação de energia adicional para a força de grampo requerida, e de a força de grampo se adaptar automaticamente às circunstâncias. Em concretizações com forças de expansão maiores no segundo objeto (por exemplo, a porção de inserto sendo particularmente fortemente sobre-dimensionada em relação à abertura), a tendência de formar protuberâncias será maior, mas como os elementos de grampo se encontram a uma distância fixa, a força de grampo, caso necessária, será automaticamente maior.

[0026] Os elementos de grampo podem ser garras opostas de um grampo. Alternativamente, um dos elementos de grampo pode ser um suporte (tal como um painel/ tábua de uma máquina de fabricação) e o outro pode ser equipado para ser prensado/ fixo em relação ao suporte.

[0027] Em um grupo de concretizações, a área superficial de grampo (isto é, a área de interface entre o respectivo elemento de grampo e a porção superficial contra qual é prensada durante fixação com grampo) de pelo menos um dos elementos de grampo pode ser comparativamente menor que a superfície contra qual é prensada (a superfície larga, no caso de um segundo objeto em forma de tábua) de pelo menos um fator de 5 ou 10.

[0028] Descobriu-se que uma superfície de grampo somente pre cisa cobrir aproximadamente a porção de inserto, isto é, em uma projeção ao longo da direção da força de grampo, a dimensão da superfície do grampo não precisa ser muito maior que a dimensão correspondente da inserto. Em certas concretizações, a superfície do grampoé ligeiramente maior que as dimensões correspondentes da porção de inserto, por exemplo, uma extensão lateral (extensão perpendicular ao eixo geométrico de abertura) pode ser 1,5 a 8 vezes ou 2 a 5 vezes o diâmetro da porção de inserto, enquanto a extensão longitudinal (extensão paralela ao eixo geométrico da abertura) pode corresponder a cerca de 1,2 a 3 vezes ou 1,5 a 2,5 vezes o comprimento da porção de inserto. A condição pode ser aplicada a pelo menos um dos elementos de grampo em uma superfície de grampo que corresponda a no máximo 40 vezes, preferivelmente, no máximo 20 vezes, e, por exemplo, no máximo 15 vezes, e pelo menos 1,5 vez, ou pelo menos 2,5 vezes, a área da porção de inserto, como visto em uma projeção em um plano perpendicular à direção da força de grampo.

[0029] Os inventores descobriram que não necessariamente a for ça de pressão precisa ser o parâmetro decisivo para evitar danos, mas a pressão mecânica. Mantendo a área superficial de grampo relativamente pequena, mantém a força de prensagem requerida, para prover uma certa pressão mecânica, relativamente pequena. Em concretizações que usam uma tábua de aglomerado de madeira (painel) como segundo objeto, e com uma porção de inserto com diâmetro de cerca de 10 mm, descobriu-se que a pressão é preferivelmente pelo menos cerca de 0,3 ou 0,4 N/ mm2.

[0030] Ademais, a área superficial de grampo permite que a mas sa móvel dos elementos de grampo seja comparativamente pequena, que pode ser uma vantagem adicional em um processo de alta velocidade. O manuseio pode ser acelerado, enquanto a tábuas se mantêm protegidas a impactos, devido ao excessivo momento do elemento de grampo.

[0031] Especialmente, o segundo objeto pode ser provido com uma pluralidade de aberturas em uma pluralidade correspondente de sítios (por exemplo, espaçados na face do lado estreito, se o segundo objeto tiver uma seção em forma de tábua) para ancorar no mesmo uma pluralidade de primeiros objetos, sendo que a força de grampo é aplicada individualmente a cada sítio, ao invés um grande grampo se estendendo sobre mais que um sítio. Especialmente, um dispositivo para aplicar a força de grampo pode incluir, pelo menos para uma das superfícies largas, uma pluralidade de elementos de grampo dispostos lado a lado. Uma máquina para executar este método compreende a possibilidade de ajustar a distância entre os elementos de grampo.

[0032] Na solução de acordo com a invenção, o primeiro material é sólido (em temperatura ambiente) e compreende propriedades termo-plásticas(isto é, se liquefaz com ajuda da energia térmica; a seguir, este material é chamado "material termoplástico"). O segundo material também é sólido e penetrável pelo primeiro material, quando este último se encontra no estado liquefeito (isto é, o segundo material é fibro- so ou poroso e compreende estruturas de superfície penetráveis (ou não) que não resista à penetração com pressão). O material penetrá- vel especialmente é rígido substancialmente não elasticamente flexível (sem características elastoméricas) e não substancialmente plasticamentedeformável. Adicionalmente compreende espaços (efetivamente ou potencialmente) nos quais o material liquefeito pode fluir, ou ser prensado para ancoragem. Este material, por exemplo, é fibroso ou poroso ou compreende estruturas de superfície penetráveis, por exemplo, que são fabricadas por usinagem ou aplicando um revestimento (com espaços efetivos para penetração). Alternativamente, o material penetrável é capaz de desenvolver tais espaços por pressão hidrostática do material termoplástico liquefeito, ou seja, resultando não penetrável ou penetrável em um grau reduzido em condição ambiente. Esta propriedade (de ter espaços potenciais para penetração) implica heterogeneidade com respeito à resistência mecânica. Um exemplo de material com esta propriedade é um material poroso, cujos poros são preenchidos com um material que pode ser forçado para fora deles, um compósito de material mole e material duro ou material heterogêneo (tal como madeira), no qual a adesão interfacial entre seus constituintes é menor que a força exercida pela penetração de material liquefeito. Assim, em geral, o material penetrável inclui uma certa heterogeneidade, em termos de estrutura (espaços vazios, tais como poros, cavidades, etc.) ou em termos de composição de material (material deslocável ou materiais separáveis).

[0033] Especialmente, o segundo material não é apenas sólido em temperatura ambiente, mas deve ser tal que não funda nas condições que lhe são aplicadas, quando o primeiro material penetra estruturas superficiais. Por exemplo, o segundo material pode ser um material que não tenha propriedades termoplásticas, isto é, um material diferente de um material termoplástico. O segundo material adicionalmen- te pode ser um material que sofra um processo de liquefação reversível ou com uma temperatura de fusão substancialmente acima da temperatura na qual o primeiro material se torna fluível. Por exemplo, se o segundo material for fundível, por exemplo, uma espuma metálica, sua temperatura de fusão ou temperatura de transição para vidro pode ser maior que a temperatura de transição para vidro ou temperatura de fusão do primeiro material em pelo menos 50°C, ou pelo menos 80°C, ou pelo menos 100°C.

[0034] Na etapa de ancorar, a uma quantidade de energia é apli cada a um objeto ou a outro objeto, sendo que aplicação de energia consiste em aquecer áreas (etapas de ancoragem) nas quais, em cer-tasconcretizações, devido a ao ajuste interferente, áreas superficiais da porção de inserto e parede de parede são prensadas uma na outra, e compreende um de material termoplástico e material penetrável. O calor liquefaz o material termoplástico, e a pressão do ajuste interferente e/ou pressão devido à força de pressão faz os dois materiais se interpenetrarem, sendo que, se aplicável, onde o ajuste interferente é pelo menos parcialmente aliviado.

[0035] Na última das etapas do método acima mencionado, o su primento de energia é interrompido até que o material termoplástico liquefeito e deslocado na etapa de ancorar se ressolidifique, através do que, na etapa de interpenetrar, se forma um tipo de material compósito, que conecta os dois objetos em uma conexão de ajuste positivo.

[0036] A quantidade de energia necessária para liquefazer o mate rial termoplástico na etapa de ancorar pode ser suprida, como discutido acima, a qualquer um dos dois objetos. Em certas concretizações, isto é feito por vibrações mecânicas, em particular vibrações ultrassô- nicas, que são transformadas em calor por fricção na interface entre a porção de inserto e a parede da abertura. As vibrações, por exemplo, têm direção paralela às ditas superfícies opostas da porção de inserto e parede da abertura. Na ancoragem lateral, preferivelmente utilizam- se vibrações longitudinais, substancialmente paralelas à profundidade da abertura ou vibrações rotativas, com um eixo geométrico substancialmente paralelo à profundidade da abertura.

[0037] Em concretizações, que compreendem estabelecer um ajuste interferente antes da ancoragem, para superar o ajuste interferente,é necessário aplicar uma carga de cisalhamento entre a porção de inserto e a parede de abertura, sendo que esta carga de cisalha- mento pode ser provida por vibrações suficientemente fortes em uma de porção de inserto ou parede de abertura, em relação uma em relação à outra ou através de vibrações e uma força de cisalhamento adicional que atua entre os dois objetos. Para impedir um movimento in- desejado, em particular, um movimento de translação dos objetos um em relação ao outro, devido à força de cisalhamento, pode ser necessário se contrapor a esta última de maneira adequada.

[0038] Outros tipos de energia, por exemplo, irradiação eletromag nética, para qual um meio de absorção adequado deve ser provido nos locais onde o ajuste interferente está ativo, ou correspondente aquecimento (por exemplo, indutivo ou resistivo) também é aplicável.

[0039] O material termoplástico e o material penetrável que fazem parte da ancoragem podem estar presentes somente em superfícies selecionadas da porção de inserto e nas paredes da abertura. Por exemplo, a porção de inserto pode compreender um núcleo de material não termoplástico e um revestimento de material termoplástico. No entanto, elas também podem constituir porções maiores dos dois objetos que podem compreender porções adicionais de diferentes materiais ou consistir inteiramente de um de material termoplástico ou material penetrável.

[0040] As regiões da dita superfície opostas, onde uma das duas superfícies é prensada podem compreender estruturas que funcionam como guias de energia, isto é, elementos em forma de ponta ou em forma de linha, que se estendam da superfície principal.

[0041] Adicionalmente ou alternativamente à solução de acordo com a presente invenção, que compreende aplicar uma força de grampo, o método de ancorar o primeiro objeto pode compreender o uso de um material termoplástico do primeiro objeto que fluiu durante a etapa de ancorar para sanar possíveis trincas no segundo objeto. Isto pode ser especialmente combinado com uma porção de inserto que favoreça o fluxo de material no plano (ao longo do plano da tábua). Exemplos de tais desenhos são descritos por exemplo, no Pedido de Patente Suiça 01 539/ 14 nas Figuras 28 e 29, e sua descrição.

[0042] Exemplos de segundos materiais (materiais penetráveis) são materiais baseados em madeira, tal como aglomerados de madeira (o termo "aglomerado de madeira" nesta se refere a qualquer material compósito que é fabricado misturando partículas de madeira de qualquer forma com adesivos, independentemente da forma do produto, incluindo, por exemplo, tábua de fibras orientadas) ou madeira ou espuma metálica ou cerâmica ou possivelmente estruturas porosas abertas de um material baseado em um polímero não termoplástico (termocurável). Exemplos específicos de materiais penetrável aplicáveis no método de acordo com a presente invenção consistem de materiaissólidos, tal como madeira compensada ("plywood"), aglomerado de madeira, papelão, material de tijolo de concreto, vidro poroso, espuma de metal, cerâmica, ou materiais poliméricos, ou cerâmica sinte- rizada, vidro, ou materiais metálicos, sendo que tais materiais compre-endemespaços nos quais ar ou com outro material deslocável ou compressível. Exemplos adicionais podem ser materiais de compósito tendo as propriedades acima descritas ou materiais cuja superfície tem uma rugosidade adequada, estruturas de superfície usinadas ou revestimento de superfície adequado (por exemplo, consistindo em par- tículas). Se o material penetrável tiver propriedades termoplásticas, é necessário manter sua resistência mecânica durante a etapa de ancorar, quer adicionalmente compreendendo uma fase mecanicamente estável, ou tendo uma temperatura de fusão consideravelmente mais alta que o material termoplástico a ser liquefeito na etapa de ancorar.

[0043] Um material termoplástico adequado para o método de acordo com a presente invenção, nas condições da etapa de estabelecer ajuste interferente, também é sólido no sentido acima descrito para o material penetrável. Preferivelmente, compreende uma fase polimé- rica (especialmente baseada em uma cadeia de C, P, ou S) que é transformada de sólido para líquido, ou sendo fluível acima de uma temperatura crítica, por exemplo, por fusão, e que volta a se transformar em um material sólido, quando volta a ser resfriado abaixo da faixa da temperatura crítica, por exemplo, por cristalização, com que a viscosidade da fase sólida é diversas ordens de magnitude (pelo menostrês ordens de magnitude) mais alta que da fase líquida. O material termoplástico geralmente inclui um componente polimérico que não é reticulado covalentemente ou reticulado de maneira que as ligações se abrem reversivelmente por aquecimento, ou acima da faixa de temperatura de fusão. O material polimérico ainda pode compreender uma carga (filler), por exemplo, fibras ou partículas de um material que não tenha propriedades termoplásticas, ou que tenha propriedades termo-plásticasincluindo uma faixa de temperatura de fusão consideravelmente mais alta que a faixa de temperatura de fusão de um polímero básico.

[0044] Exemplos de material termoplástico aplicáveis de acordo com a invenção são polímeros termoplásticos, copolímeros, ou políme-rosreforçados, sendo que o polímero básico ou copolímero por exemplo, polietileno, polipropileno, poliamidas (em particular, Poliamida 12, Poliamida 11, Poliamida 6, ou Poliamida 66), Polioximetileno, policar- bonatouretano, policarbonatos ou carbonatos de poliéster, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), Acriléster-Estirol-Acrilnitrila (ASA), estireno- acrilonitrila, poli (cloreto de vinila) (PVC), cloreto, poliestireno, ou polie- tercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polissulfona (PSU), poli_(p- sulfeto de fenileno) (PPS), polímeros cristalinos líquidos (LCP) etc. LCPs são particularmente interessantes, uma vez que sua queda de viscosidade muito acentuada durante fusão, permite que eles penetrem em espaços minúsculos (very fine) no material penetrável.

[0045] Usualmente, qualquer dos dois objetos a serem unido pre cisa ser capaz de transferir energia preferivelmente com perda de energia mínima do lado proximal de objeto, sendo que a ferramenta vibratória é aplicada ao lado distal, onde a porção de inserto ou aberturaé disposta. Se este objeto for inteiramente de material termoplástico, ele requer um coeficiente de elasticidade (na temperatura ambiente) de pelo menos 0,5 GPa ou preferivelmente pelo menos 1,0 GPa.

[0046] Vibrações ou oscilações mecânicas adequadas para o mé todo da invenção têm preferivelmente uma frequência entre 2 e 200 kHz (ainda mais preferivelmente entre 10 e 100 kHz ou entre 20 e 40 kHz) e uma energia vibratória de 0,2 a 20W por mm2de superfície ativa. A ferramenta vibratória (por exemplo, sonotrodo) por exemplo, é projetada de modo que sua face de contato oscile predominantemente na direção do eixo geométrico da ferramenta (vibração longitudinal) e amplitude entre 1 e 100 μm, preferivelmente ao redor de 30 a 60 μm. Tais vibrações preferidas por exemplo, são produzidas por dispositivos ultrassônicos, por exemplo, como conhecido na solda ultrassônica.

[0047] A presente invenção também se relaciona a uma máquina para executar tal método. Tal máquina compreende um mecanismo de inserção capaz de inserir a porção de inserto, pelo menos parcialmente, na abertura, uma ferramenta de ancoragem capaz de transferir a quantidade de energia adequada para liquefazer o primeiro material do primeiro ou segundo objeto (ou ambos) para a etapa de ancorar e adi-cionalmente compreende um mecanismo de grampo, capaz de aplicar uma força de grampo ao segundo objeto durante inserção ou ancoragem, ou ambos.

[0048] A máquina pode compreender uma estação de inserção e uma estação de ancoragem separada da primeira, sendo que o mecanismo de grampo é capaz de aplicar uma força de grampo na estação de ancoragem.

[0049] Alternativamente, a máquina pode ser equipada para exe cutar as etapas de inserir e ou ancorar na mesma estação. Em tais concretizações, a máquina pode compreender um arranjo de pega, adaptado para fixar no lugar o primeiro objeto para inserção, por exemplo, sem requerer uma força mais substancial, sendo que a ferramenta de ancoragem é adaptada para contatar o primeiro objeto adjacente ao arranjo de pega, e inserir a porção de inserto na abertura.

[0050] Para executar o processo simultaneamente para diferentes primeiros objetos (por exemplo, conectores (fittings)) em diferentes sítios de ancoragem de um mesmo (ou possivelmente diferente) segundo objeto, a máquina pode compreender uma pluralidade de elementos de grampo definindo um número correspondente de sítios de grampo, que correspondem com os sítios de ancoragem. Para executar o método em diferentes segundos objetos, a distância entre os sítios de grampo pode ser ajustável.

[0051] Pelo menos um dos elementos de grampo da máquina po de compreender um arranjo não aderente, adaptado para facilitar a liberação do elemento de grampo do segundo objeto, depois da liberação da força de grampo. Em certas concretizações, o dito arranjo não aderente compreende uma tábua não aderente, por exemplo, feita de um material de baixa fricção e/ou um suprimento de gás para suprir um gás entre o elemento de grampo e o segundo objeto.

[0052] Em um grupo de concretizações, a máquina, ademais, in clui um cilindro de fluido pressurizado, por exemplo, um cilindro de gás pressurizado (por exemplo, ar pressurizado ou cilindro hidráulico para aplicar a força de grampo no elemento de grampo.

[0053] Um cilindro de gás pressurizado também pode ser provido para atenuar/ nivelar a força de grampo, especialmente em caso de arranjos de travamento mecânico, se, ao invés, danos à superfície do segundo objeto são esperados, causados por pressões excessivas.

[0054] Aplicações dos conceitos descritos neste texto e ilustrados nas figuras, incluem indústria de móveis, especialmente móveis desenhados para montagem pelo cliente. Assim, o primeiro objeto pode ser um conector e o segundo objeto uma parte do móvel com uma seção de tábua conformada.

[0055] Aplicações adicionais incluem outros ramos de engenharia mecânica e construção, incluindo indústria automobilística, aeronáutica, e naval, onde o método é adequado para ancorar uma fixação, em uma tábua leve de qualquer composição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0056] A presente invenção e suas concretizações serão descritas em detalhes adicionais em conexão com os desenhos anexos esquemáticos, onde os mesmos números de referência se referem aos mesmos elementos ou a elementos análogos. Nos desenhos:

[0057] a Figura 1 ilustra uma concretização do método de acordo com a presente invenção;

[0058] a Figura 2 mostra um exemplo com a força de grampo sen do aplicada simultaneamente a dois sítios de ancoragem;

[0059] as Figuras 3a e 3b mostram um exemplo adicional com a força de grampo sendo aplicada simultaneamente a dois sítios de ancoragem;

[0060] a Figura 4 ilustra um elemento de grampo com um tábua não aderente;

[0061] a Figura 5 ilustra o uso de ar pressurizado para evitar qual queraderência;

[0062] as Figuras 6 e 7 ilustram áreas superficiais de grampo;

[0063] as Figuras 8 e 9 mostram exemplos para aplicação de pressão, vibrações, e força de grampo em função do tempo;

[0064] a Figura 10 ilustra um princípio de aplicar a força de gram po por com um mecanismo de alavanca de joelho;

[0065] a Figura 11 ilustra o princípio de aplicar uma força de grampo simultaneamente a dois sítios de ancoragem com uma máquina com elementos de grampo a distâncias variáveis;

[0066] a Figura 12 mostra o princípio de inserir e subsequente mente ancorar o primeiro objeto na mesma estação;

[0067] a Figura 13 mostra o princípio de inserir e subsequente mente ancorar o primeiro objeto em estações subsequentes; e

[0068] a Figura 14 ilustra um segundo objeto com uma seção transversal escalonada.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[0069] A Figura 1 representa uma tábua 1, por exemplo, de um aglomerado de madeira, como segundo objeto em um método de acordo com invenção. A tábua tem duas superfícies largas opostas 3 e uma face lateral estreita 4, tendo uma abertura cega 2. Um elemento conector 5 tendo uma porção de cabeça 8 e uma porção de inserto 6 serve como primeiro objeto no método. O elemento conector 5, na concretização representada, compreende um material termoplástico, por exemplo, uma poliamida, e, de acordo com uma concretização, feita inteiramente ou quase inteiramente deste material, embora, em concretizações alternativas, também possa compreender um núcleo de ferro de material não termoplástico, com revestimento de material termoplástico.

[0070] A porção de inserto 6 tem uma seção transversal ligeira mente sobredimensionada em relação à abertura 2, de modo que a porção de inserto é fixada com ajuste interferente na abertura 2, depois de inserida a porção de inserto 6, por exemplo, com uma força de prensagem atuando na direção do eixo geométrico 20 da abertura. Com o ajuste interferente, áreas superficiais opostas 18, 19 da porção de inserto 6 e abertura 3 são prensadas uma contra a outra. Na etapa de ancorar subsequente, uma ferramenta vibratória 11 - "sonotrodo" - é usada para aplicar energia vibratória mecânica ao elemento conector 5, preferivelmente da porção de inserto 6, que, então, penetra na estrutura da tábua 1 e produz, cessada aplicação de energia, a dita ancoragem.

[0071] Durante a etapa de inserir, e/ou durante a etapa de ancorar, uma força de grampo é aplicada ao sítio onde a ancoragem deve ocorrer. Na configuração representada, a força de grampo é aplicada entre um elemento de grampo móvel 21 e um suporte 22 que serve como segundo elemento de grampo.

[0072] Em concretizações que compreendem estabelecer um ajus te interferente, e nas quais a força de grampo é aplicada em ambas etapas, a força de grampo serve para reforçar o segundo objeto 1 compreendendo a abertura 2 (ou uma pluralidade de aberturas) e o material penetrável para resistir melhor ao estabelecimento do ajuste interferente e etapa de ancorar. Ademais, em concretizações que não compreendem a etapa de estabelecer o ajuste interferente, antes da etapa de ancorar, mas, nas quais, a seção sobredimensionada da porção de inserto que será introduzida apenas durante a aplicação de vibrações mecânicas, resultando um reforço similar.

[0073] A força de grampo a ser aplicada pode ser conseguida, por exemplo, conectando o elemento de grampo móvel 21 a um cilindro de gás pressurizado ou de ar 16, como representado esquematicamente, um cilindro hidráulico ou parafuso mecânico. Em particular, cilindros de ar e cilindros hidráulicos são convenientes uma vez que a pressão do grampo poder ser controlada, através da pressão do ar ou pressão hidráulica.

[0074] A Figura 2 ilustra tal exemplo de reforçar o primeiro objeto 1 compreendendo abertura 2 (ou uma pluralidade de aberturas) e o material penetrável para resistir melhor o estabelecimento do ajuste interferente e etapa de ancorar. O objeto, de novo, por exemplo, é um aglomerado de madeira e as aberturas se estendem do lado estreito do mesmo. A Figura 2 mostra a tábua 1 vista na direção do lado estreito 4, e ilustrando: no lado esquerdo - antes da etapa de estabelecer o ajuste interferente na parte média entre a etapa de estabelecer o ajuste interferente e etapa de ancorar; e, no lado direito - depois da etapa de ancorar. Antes da etapa de estabelecer o ajuste interferente, a tábua é reforçada, fixada com grampo junto com um par de garras 21, 22. A fixação com grampo impede a formação de protuberâncias nas superfícies largas 3, quando do estabelecimento do ajuste interferente, e resultando no enfraquecimento deste último. Isto significa que a fixação por grampo estabelece um ajuste interferente mais forte que seria possível sem ele, e, por conseguinte, provê uma ancoragem mais firme. Uma vez substancialmente aliviada a tensão do ajuste interferente, durante a etapa de ancorar, e uma vez que, na etapa de ancorar, o material termoplásticodo elemento conector 5 é pelo menos parcialmente liquefeito, o grampo pode ser liberado depois da etapa de ancorar.

[0075] A concretização representada da Figura 2 é um exemplo de elemento de grampo cobrindo uma pluralidade de sítios de ancoragem, isto é, uma pluralidade de aberturas fica entre dois elementos de grampo 21, 22. No entanto, também é possível e também frequentemente vantajoso que a a força de grampo seja aplicada simultaneamente ou sequencialmente a uma pluralidade de sítios de grampo, que separam os elementos de grampo. A Figura 3a mostra um exemplo de tábua 1 vista na direção de lado largo 3, que compreende quatro sítios de ancoragem 26, 27, 28, 29. Na etapa de estabelecer, um ajuste interferente (se houver) e/ou, na etapa de ancorar, os sítios de ancoragem 26, 27, 28, 29, utiliza-se uma pluralidade de primeiros elementos móveis de grampo 21. Na concretização representada, os sítios de ancoragem 26, 27, 28, 29, são dispostos em duas faces de lado estreito opostas. Aqui, pelo menos as etapas de estabelecer/ ancorar grampo e ajuste interferente para os dois pares de sítios de ancoragem 26, 27; 28, 29, da mesma face do lado estreito 4 podem ser feitas simultaneamente para todos os sítios 26, 27, 28, 29.

[0076] Como mostrado na Figura 3b, a tábua 1 é vista a partir de uma de suas faces de lado estreito 4, sendo que os respectivos elementos de grampo opostos podem ser os segundos elementos de grampo 25 em um suporte 24. Também é possível colocar diretamente a tábua 1 em tal suporte 24, (que serve como elemento de grampo) ou usar segundos elementos de grampo, que também são móveis, e, por exemplo, pertencem a uma garra de grampo.

[0077] Uma vez que os elementos de grampo devem exercer uma considerável pressão sobre a tábua 1 (em um exemplo, o aglomerado de madeira como material penetrável, e conectores 5, tendo uma porção de inserto 6 com diâmetro de cerca de 7 mm, descobriu-se que a pressão de grampo necessária excede 0,4 N/ mm2), e dependendo das propriedades superficiais da tábua 1, pode haver um certo risco de os elementos de grampo 21, 25 aderirem às superfícies largas, quando da liberação da pressão de grampo. Com este propósito, os elementos de grampo 21, 25 podem ser providos com uma tábua não aderente 32, ou um revestimento superficial, como ilustrado esquematicamente na Figura 4. Tal tábua não aderente 32 ou revestimento superficial pode compreender, por exemplo, PTFE, por exemplo, forneci- do com a marca "Teflon". A tábua não aderente 32 pode ser fixada com um corpo de elemento de grampo 31, feito a partir de um material convencional, tal como aço inoxidável.

[0078] Uma possibilidade adicional de lidar com o risco de aderên cia pode ser vista na Figura 5, onde um elemento de grampo 21 é provido com um canal de ar 35 abrindo em direção à superfície larga 3 da tábua 1 e através da qual ar pressurizado é soprado, depois do processo de fixação com grampo soltar o grampo 21 da superfície larga 3 da tábua 1.

[0079] A Figura 6 ilustra o princípio de uma área superficial de grampo otimizada para o processo. A zona de interpenetração 41 na qual um tipo de material compósito é formado, quando o material termoplástico é liquefeito tem, em uma projeção perpendicular ao plano do lado largo, em uma área que excede ligeiramente a dimensão da porção de inserto 6. Dependendo dos requisitos pode ser vantajoso que a superfície de grampo 42 cubra a zona de interpenetração 41 e se estenda uma certa extensão além da mesma. Em certas situações, pode ser vantajoso que a superfície de grampo 42 (em contraste com a situação mostrada na ilustração esquemática da Figura 1) se estenda para a borda entre a superfície larga 3 e a face de lado estreito 4, porque, em alguns materiais, esta borda é particularmente propensa a sofrer danos. A área da superfície de grampo 42 é preferivelmente menor que a área total da superfície larga 3, voltada para o elemento de grampo 21, e contra qual o elemento de grampo 21 é prensado, de pelo menos um fator de 5.

[0080] Embora na Figura 6, a superfície de grampo 42 tenha sido ilustrada retangular, outras formas para a superfície de grampo 42 também seriam possíveis incluindo trapezoidal como na Figura 7. Na Figura 7, assume-se que a borda da tábua esteja no lado direito (a mesma orientação que na Figura 6).

[0081] As Figuras 8 e 9, ademais, ilustram a possibilidade de co ordenar a pressão de grampo com inserção e/ou energia mecânica (na Figura 8, U é a energia das vibrações ultrassônicas; P a pressão; Fi a força de interferência; e Fc a força de grampo, o eixo-x o eixo de tempo em ambas figuras).

[0082] Como na Figura 8, a pressão de grampo 51 pode ser apli cada antes da aplicação da energia mecânica 52. Isto, por exemplo, é vantajoso no caso, descrito a seguir, em que a inserção, se aplicável, estabelecendo um ajuste interferente é feita na mesma estação. Neste caso, a força de grampo pode ser aplicada no instante que a porção de inserto começa a ser prensada na abertura (ou logo antes). Se nenhum ajuste interferente se estabelecer antes da ancoragem, a força de grampo pode ser inicialmente mais baixa ou estabelecida somente quando do indicia da etapa de ancorar. A aplicação de energia pode ser interrompida antes de liberada a força de grampo 52a, ao mesmo tempo ou em seguida 52b. Neste último caso, cessando aplicação de energia depois de liberada a força de grampo 52b, é vantajoso que a força de grampo não seja liberada antes de a liquefação/ infiltração causar uma substancial redução na força de interferência.

[0083] A Figura 9 mostra que a força de interferência 54 pode ser aliviada em consequência do processo de liquefação, e a força de grampo 55 pode cessar, uma vez aliviada a força de interferência 54. O estabelecimento das respectivas forças é ilustrado na condição sincronizada. A sincronização pode ser otimizada para minimizar o tempo de retardo (lag time).

[0084] Como mostrado, a força de interferência inicialmente pode ser maior que a força de grampo, uma vez que o cruzamento de ambas curvas fique abaixo do limite de danos do material da tábua.

[0085] Ademais, uma vez que o material da tábua apresenta uma certa resistência inicial contra divisão: - a força de grampo não precisa ser maior que a força de in-terferência, na verdade, somente a soma da força de grampo, limite de dano, e uma certa margem de segurança, deve ser mais alta que a força de interferência.

[0086] Ao invés de aplicar uma pressão constante ou perfil de for- ça/ pressão, a força de grampo pode ser aplicada, mantendo os elementos de grampo em uma posição fixa, um em relação a outro, durante a etapa de fixar com grampo. Então, a força de grampo pode ser zero ou muito pequena até a inserção da porção de inserto começar a exercer uma força de expansão na tábua.

[0087] A Figura 10, de maneira altamente esquemática, mostra um mecanismo correspondente, que usa a acima mencionada posição fixa. O elemento de grampo 21 é fixado com uma alavanca de joelho, compreendendo um primeiro braço de alavanca 1 e segundo braço de alavanca 2, sendo que o segundo braço de alavanca é conectado com um contra elemento 64, que, por exemplo, junto com um suporte 22, pode formar um quadro de carrega, e ser mantido a uma distância fixa ao suporte 22. No estabelecimento do processo, a junta de joelho é trazida para sua posição correta, por exemplo, movida (por meios adequados) na direção da seta. O fim de curso 65 é ilustrado em uma posição na qual a alavanca de joelho é movida ligeiramente sobre o ponto de neutro, de modo que a alavanca de joelho se trave e nenhumaforça externa precisa ser aplicada para fixar com grampo.

[0088] Outros mecanismos de travamento, que travem uma dis tância entre dois elementos de grampo, também são possíveis.

[0089] A Figura 11 ilustra esquematicamente a possibilidade de base prover uma máquina de fabricação com elementos de grampo 21 com uma distância variável ajustável D. Através do que a máquina se torna muito flexível para inserir elementos conectores paralelos 5 em diferentes distâncias mútuas D e a fixação por grampo sendo conse- guida com os elementos de grampo 21 em locais relevantes, isto é, na posição corrente dos elementos conectores 5.

[0090] Como mencionado acima, uma máquina para executar o método pode compreender meios para inserir a porção de inserto na abertura e meios para executar a etapa de ancorar quer na mesma estação ou em estações diferentes. A Figura 12 mostra uma estação para executar ambas etapas - etapa de inserir e etapa de ancorar.

[0091] Uma pinça 71 é usada para fixar no lugar o primeiro objeto (elemento conector 5) para realizar sua inserção, substancialmente sem exercer uma pressão. O sonotrodo 11 exerce uma força de pressão na etapa de inserção, até a porção de inserção 6 ser inserida na abertura 2 uma profundidade suficiente para o elemento conector 5 ser fixado no mesmo. Se aplicável, a força de pressão deve ser exercida até ser estabelecido o ajuste interferente.

[0092] A pinça 71, então, é removida, e, na etapa de ancorar, o sonotrodo 11 inicia aplicação da energia mecânica ao elemento conector 5, enquanto ainda (ou novamente) exercendo uma força de pressão. A força de pressão é exercida com o elemento de grampo 21 e suporte 22 durante a etapa de ancorar e/ou etapa de inserir, preferivelmente durante ambas etapas - etapa de inserir e etapa de ancorar.

[0093] A Figura 13 ilustra uma máquina com duas estações, espe cificamente uma estação de inserção 81, na qual primeiros objetos (aqui elementos conectores 5) são inseridos nas aberturas 2 de um segundo objeto (aqui tábua 1), e uma estação de ancoragem 82, na qual sonotrodos 11 aplicam energia vibratória mecânica aos elementos conectores 5. Depois da inseridos os elementos conectores 5 na tábua 1 na estação de inserção 81, a tábua 1 é deslocada para a estação de ancoragem 82, onde o processo de ancoragem é executado. Geralmente, em concretizações com diferentes estações para inserção e ancoragem (não apenas na configuração representada), as seguintes possibilidades são aplicáveis: - De acordo com a primeira possibilidade (como na Figura 13), não há um elemento de grampo na estação de inserção 81. A força de grampo aplicada por exemplo, por meio de elementos de grampo 21, é somente aplicável para o processo de ancoragem na estação de ancoragem 82. - De acordo com uma segunda possibilidade, a força de grampo é aplicada durante a etapa de inserção, realizada na estação de inserção 81, a força de grampo é então liberada, e, de novo, aplicada na etapa de ancoragem na estação de ancoragem 82. - De acordo com uma terceira possibilidade, não há elemento de grampo na estação de ancoragem 82. A força de grampo é aplicada apenas no processo de inserção na estação de inserção 81. - De acordo com uma quarta possibilidade, uma força de grampo é aplicada à estação de inserção 81 e mantida durante movimento, e, pelo menos inicialmente, durante a etapa de ancorar realizada na estação de ancoragem 82. Isto pode ser feito, por exemplo, com um grampo mecânico montado na tábua na estação de inserção 81, e, então, é movido ao longo da tábua 1, sendo que a fixação por grampo é aliviada na estação de ancoragem 82, depois de pelo menos parte da liquefação da porção de inserto 6. Alternativamente, pode ser provido um mecanismo de grampo que se move junto com a tábua 1. Neste caso, o mecanismo de grampo, opcionalmente, ao mesmo tempo, pode fixar a tábua 1, e executar ou contribuir para um movimento relativo da estação de inserção 81 em relação à estação de ancoragem 82.

[0094] A Figura 14 ainda ilustra um segundo objeto com uma se ção transversal escalonada da porção de inserto 6 do elemento conector 5. A primeira seção transversal (diâmetro d1) corresponde aproximadamenteà seção transversal da abertura 2 na tábua 1 ou ligeiramente menor, de modo que, de acordo com a primeira seção da por- ção de inserto 6.1, possa ser introduzida na abertura 2 sem uma força de interferência mais substancial ser exercida sobre a tábua 1. A segundaseção transversal (diâmetro d2) é sobredimensionada, que significa que a segunda seção transversal, que é a seção transversal da segunda seção da porção de inserto 6.2, é maior que a seção transversal da abertura 2 na tábua 1, de modo que a inserção desta segundaseção da porção de inserto 6.2 provê um ajuste interferente. Em uma máquina, de acordo com a primeira possibilidade acima, a estação de inserção pode introduzir a porção de inserto somente na exten-são ilustrada na Figura 14, isto é, de modo a não haver uma força de interferência mais substancial. Isto deixa a seção transversal escalonada (ou outras seções transversais, que, pelo menos localmente, são maiores nas posições mais próximas que nas posições mais distantes) mais atrativa em combinação com métodos/ máquinas, nos quais não há fixação por grampo em uma estação de inserção, como se faz necessário para fixação por grampo primeiro na estação de ancoragem subsequente, quando a segunda seção de porção de inserto 6.2 é forçada na abertura 2 pelo sonotrodo.

Claims

1. Método para ancorar um primeiro objeto (5) em um segundo objeto (1) compreendendo as etapas de: prover o primeiro objeto (5) compreendendo um primeiro material e prover o segundo objeto (1) compreendendo um segundo material, sendo que o primeiro material é sólido e compreende propriedadestermoplásticas, e sendo que o segundo material é sólido e pe- netrável pelo primeiro material, quando em um estado liquefeito, o segundo objeto (1) tendo uma face de extremidade; sendo que o segundo objeto (1) adicionalmente compreende uma abertura (2) tendo uma boca na face de extremidade, a abertura (2) tendo um eixo geométrico de abertura e uma profundidade, e o primeiro objeto (5) adicionalmente compreende uma porção de inserto (6) tendo um comprimento; sendo que a abertura (2) e a porção de inserto (6) são adaptados uma à outra, de modo que a porção de inserto (6) se posicione na abertura (2), e sendo que os ditos primeiro e segundo materiais constituem pelo menos parte de áreas de superfície opostas (18, 19) da porção de inserto (6) e abertura (2), capazes de serem prensados um no outro; ancorar a porção de inserto (6) do primeiro objeto (5) na abertura (2) transferindo uma energia adequada para pelo menos liquefazer parcialmente o primeiro material nas proximidades das ditas áreas de superfície opostas (18, 19), em uma quantidade e por um tempo suficiente para permitir a liquefação do primeiro material e interpenetraçãodos primeiro e segundo materiais nas proximidades das ditas áreas de superfície opostas (18, 19); e interromper a transferência da energia por um tempo suficiente para ressolidificar o primeiro material liquefeito durante a etapa de ancoragem; caracterizado por compreender ainda a etapa de aplicar uma força de grampo ao segundo objeto (1), enquanto a porção de inserto (6) é pelo menos parcialmente inserida na abertura (2), a força de grampo entre os elementos de grampo (21, 22, 25) atua sobre superfícies opostas (3) dispostas de modo que a abertura (2) esteja entre as superfícies opostas (3) quando a força de grampo é aplicada, a força de grampo atua em uma direção não paralela com o eixo geométrico da abertura (2).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de aplicar uma força de grampo ser executada pelo menos durante um estágio inicial da etapa de ancorar.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a abertura (2) e a porção de inserto (6) serem adaptadas entre si, de modo que a porção de inserto (6) se posicione na abertura (2) com um ajuste interferente, sendo que as áreas superficiais opostas (18, 19) da porção de inserto (6) e a abertura (2) são prensadas uma na outra no ajuste interferente.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa adicional de estabelecer o ajuste de interferente, colocando a porção de inserto (6) na abertura (2) e aplicando uma força de interferência antes da etapa de ancorar.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a etapa de aplicar uma força de grampo ser executada pelo menos durante um estágio inicial da etapa de estabelecer o ajuste interferente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a etapa de aplicar uma força de grampo ser executada continuamente durante a etapa de estabelecer o ajuste interferente e prosseguindo também durante pelo menos o estágio inicial da etapa de ancorar.

7. Método, de acordo qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, caracterizado pelo fato de o segundo objeto (1) ter uma seção em forma de tábua, definindo duas superfícies largas (3) e uma face lateral estreita (4) entre as superfícies largas (3), sendo que a dita face de extremidade é a face lateral estreita (4) da seção em forma de tábua.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a direção da força de grampo ser perpendicular ao eixo geométrico da abertura.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a força de grampo ser controlada controlando a pressão do gás ou fluido que exerce sua pressão sobre o elemento de grampo (21).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a pressão de grampo exceder 0,4 N/ mm2.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de na etapa de ancorar a energia transferida ser energia de vibrações mecânicas.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a força de grampo ser constante ou seguir um perfil dependente de tempo controlado, sendo que, preferivelmente, a força de grampo (Fc) é controlada de modo a ser liberada depois de ser reduzida a força de interferência (Fi).

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de a força de grampo ser aplicada fixando os elementos de grampo (21, 22) em uma posição fixa, relativa entre si.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender fixar os elementos de grampo (21, 22) em uma posição fixa relativa, entre si, controlando uma alavanca de joelho compreendendo um primeiro braço de alavanca (61.1) e um segundo braço de alavanca (61.2), conectado pelo menos a um dos elementos de grampo (21).

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de, pelo menos para um dos elementos de grampo (21, 25), uma área superficial de grampo (42) - sendo uma área de uma interface entre o dito elemento de grampo (21, 25) e uma porção de superfície (3) do segundo objeto (1) contra qual é prensado durante fixação por grampo - ser menor que a superfície (3) contra qual ele é prensado de pelo menos um fator de 5, preferivelmente de pelo menos um fator de 10.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de, pelo menos para um dos elementos de grampo (21, 25), uma área superficial de grampo (42) corresponder no máximo a 20 vezes, preferivelmente no máximo a 15 vezes uma área da porção de inserto (6), como visto em uma projeção em um plano perpendicular à direção da força de grampo, e preferivelmente pelo menos uma 1,5 vez ou pelo menos 2,5 vezes a dita área da porção de inserto (6), como visto em uma projeção em um plano perpendicular à direção da força de grampo.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o segundo objeto (1) ter uma pluralidade de aberturas (2), sendo que a etapa de prover o primeiro objeto (5) compreende prover um correspondente número de primeiros objetos (5), sendo que a etapa de aplicar a força de grampo compreende aplicar a força de grampo a cada uma das aberturas (2), individualmente, simultaneamente ou sequencialmente.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de inserir, pelo menos parcialmente, a porção de inserto (6) na abertura (2), antes da etapa de ancorar, sendo que durante a etapa de ancorar, o segundo objeto (1) se encontra substancialmente no mesmo local que durante a etapa de inserir.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de inserir, pelo menos parcialmente, a porção de inserção (6) na abertura (2) e adicionalmente compreender mover o segundo objeto (1) de uma estação de inserção para uma estação de ancoragem depois da etapa de inserir e antes da etapa de ancorar.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreender aplicar a força de grampo durante a etapa de inserir, pelo menos parcialmente, a porção de inserto (6) e manter a força de grampo aplicada pelo menos até completar a etapa de ancorar, preferivelmente mantendo a força de grampo aplicada durante pelo menos uma porção da etapa de ancorar.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de na etapa de aplicar a força de grampo, dois elementos de grampo (21, 22, 25) que aplicam a força de grampo sendo opostos, e dispostos de modo que a abertura fique entre os elementos de grampo.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o segundo material ser um de fibroso e poroso, e compreender estruturas de superfície penetráveise incapazes de resistir à penetração, quando da aplicação de pressão.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o segundo material ser um de aglomerado de madeira, madeira, tábua de fibra, madeira compensada, e papelão.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o primeiro material compreender um polímero termoplástico tendo um coeficiente de elasticidade de pelo menos 0,5 GPa.

25. Máquina para executar o método como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de compreender um mecanismo de inserção capaz de inserir a porção de inserto (6) pelo menos parcialmente na abertura (2), uma ferramenta de ancorar (11) capaz de transferir a energia adequada para liquefazer o primeiro material no primeiro objeto (5) ou segundo objeto (1), ou ambos, na etapa de ancorar, e adicionalmente compreender um mecanismo de fixação (21, 22, 25) capaz de aplicar a força de grampo ao segundo objeto (1) durante inserção ou ancoragem, ou ambos.

26. Máquina, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de compreender uma estação de inserção (81) e uma estação de ancoragem (82) separadas da mesma, sendo que o mecanismo de grampo é capaz de aplicar a força de grampo pelo menos na estação de ancoragem.

27. Máquina, de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelo fato de ser equipada para executar as etapas de inserir e ancorar na mesma estação.

28. Máquina, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender um arranjo de pega (71) adaptado para fixar o primeiro objeto (5) no lugar para ser inserido, sendo que a ferramenta de ancorar (11) é adaptada para contatar o primeiro objeto (5) adjacente ao arranjo de pega (71) e para inserir a porção de inserção (6) na abertura (2).

29. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 28, caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de elementos de grampo (21, 22, 25), definindo um número corres- pondente de sítios de grampo, sendo que a distância entre os sítios de grampo é ajustável.

30. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 29, caracterizada pelo fato de pelo menos um dos elementos de grampo (21) ser provido com um arranjo não aderente (32, 35) adaptado para facilitar a liberação do elemento de grampo (21) do segundo objeto (1) após a liberação da força de grampo, preferivelmente o dito arranjo não aderente compreende uma tábua não aderente (32), por exemplo, feito de material de baixa fricção e/ou fornecimento de gás (35) para suprir gás de liberação para uma posição entre o elemento de grampo (21) e o segundo objeto (1).

31. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 30, caracterizada pelo fato de a máquina adicionalmente compreender um cilindro de fluido pressurizado, tal como um cilindro de gás pressurizado (16) ou um cilindro hidráulico, para atenuar o elemento de grampo (21).