JP6876605B2 - 物体の相互結合方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、機械工作の分野、特には、例えば自動車工学、航空機製造、造船、機械製造、玩具製造などである機械的製造の分野に属する。

発明の背景
自動車、航空および他の産業においては、従来、鉄骨構造から離れて、代わりに、アルミニウムまたはマグネシウム金属板、または炭素繊維強化ポリマーまたはガラス繊維強化ポリマー等のポリマー、もしくは強化されていない例えばポリエステル、ポリカーボネートなどのポリマーといった軽量材料を用いる傾向にある。

これらの新材料により、これらの材料によるエレメントを結合するに当たって、特に、やや平坦な物体を他の物体へ結合する際に、新たな課題が生じている。

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、接着剤結合を大量に使用し始めている。接着剤結合は、軽量で強力であり得るが、例えば接着剤の脆化に起因する接着剤結合の劣化を、結合を完全に解くことなく検出することはほぼ不可能であるという理由で、信頼性を長期的に制御できないという欠点がある。

仏国特許第１５１９１１１号明細書は、ねじまたは類似する固定エレメントを熱可塑性本体へ、これに高周波振動を印加して熱可塑性物質を変位させ、固定エレメントの内部空洞内を流すことによって締め付ける方法を教示している。米国特許第５，２７１，７８５号明細書、仏国特許第２，１１２，５２３号明細書、米国特許第３，１８４，３５３号明細書、米国特許第３，６５４，６８８号明細書および英国特許第１，１８０，３８３号明細書は、金属本体を熱可塑性本体へ、両本体を接触させて、熱可塑性本体の熱可塑性物質が液化し、金属本体が熱可塑性本体に略完全に覆われかつ熱可塑性物質が金属本体の凹みに流れ込むまで金属本体に機械的振動を与えることによって固定する方法を教示している。これらの方法は全て、金属パーツを奥深い熱可塑性物体内に固定する場合にのみ適し、また、必要とされるエネルギー入力および連結されるべきパーツに対する相応の衝撃が甚大である。

米国特許第２０１０／００７９９１０号明細書は、プラスチック製ハウジングパーツおよび金属製ハウジングパーツで電子デバイスを製造することを教示していて、プラスチック製ハウジングパーツは、金属製ハウジングパーツへ超音波結合によって付着される。米国特許第２０１０／００７９９１０号明細書に教示されている概念の適用は、限定的である。

先行技術によるアプローチのさらなる概念は、ナット等の締付けエレメントが押し込まれるフランジ状突起を包含するように熱可塑性本体を成形することを含む。しかしながら、この概念には、より複雑であるという欠点があり、別段では単純な形、例えばシート状の形を有し得るプラスチックパーツに、用途に依存して精密に規定された位置を有する必要があるフランジを付けて成形することにより、製造コストが大幅に増大し得る。

発明の概要
本発明の目的は、２つの物体を互いに結合する方法を提供することにあり、本方法は、先行技術による方法の欠点を克服し、かつポリマーベース物質である第１の物体へ第２の物体を結合することに特に適する。さらなる目的は、本方法を実行するための備品を提供することにある。

本発明の一態様によれば、第１の物体へ第２の物体を結合する方法は、
第１の物体を提供するステップであって、第１の物体は、熱可塑性の液化可能物質を固体状態で含むステップと、
第２の物体を提供するステップであって、第２の物体は、アンダーカットの付いたカップリング構造体を有する表面部分を有し、かつ／または、第２の物体は、後述するように、このようなアンダーカットの付いたカップリング構造体を含むように変形されることが可能であり、これにより、第２の物体は、第１の物体とポジティブフィット式に連結することができるステップと、
ツールに機械的振動が結合される間に、第２の物体のカップリングイン構造体と物理接触しているツールによって、第２の物体を第１の物体に押し付けるステップと、
押し付けかつ振動をツールに結合するステップを、第１の物体の熱可塑性物質のフロー部分が液化されて第２の物体のカップリング構造体に流れ込むまで続けるステップと、
第１の物体の熱可塑性物質を再凝固させて、第１および第２の物体間に、液化されかつ再凝固されたフロー部分がカップリング構造体に染み込むことによりポジティブフィット連結を産出するステップと、を含む。

これにおけるフロー部分の液化は、主として、振動する第２の物体と第１の物体の表面との摩擦によって引き起こされ、この摩擦は、第１の物体を皮相的に加熱する。

したがって、本発明の多くの実施形態によるこのアプローチの特性は、第１および第２の物体間の接触ゾーンに発生されているフロー部分が、即座に第２の物体の既存の空洞へと流れ込むことができ、これにより、このプロセスの間に発生される熱に影響されるゾーンは狭いまま、例えば混合ゾーンに略限定されることにある。

フロー部分の流れ挙動は、本発明によるアプローチに起因し、物質の流れが、振動および摩擦によって熱が絶えず供給される非液状化物質の表面（即ち、第２の物体、細まり流れ）へ向かって発生される、という事実によって影響される。したがって、概して、熱の流出がほとんどない。したがって、熱可塑性物質によるカップリング構造体内への大きな浸透深さは、短時間のプロセス後であっても達成可能となり、流れは、コールドスポットと接触することになる液化した物質の熱損失によって停止されない。これは、例えば、国際公開出願第９８／４２９８８号パンフレットに記載されているような、液化した物質が界面ゾーンから離れて流れ、よって、冷たいままの構造体内へと熱が伝達されることによるひろがり流れが存在する「ウッドウェルド」プロセスとは対照的である。

第１および第２の物体は、広義には組立てコンポーネント（組立てエレメント）、即ち、あらゆる機械工作分野、例えば自動車工学、航空機製造、造船、建築、機械製造、玩具製造などにおいて使用されるエレメントである。概して、第１および第２の物体は、双方が人工的な人工物であり、かつ少なくとも第１の物体は、人工物を含み、第１および／または第２の物体における木材を基礎とする材料等の自然に育ったもの（無生物）の追加的使用は、排除されない。

第１の物体および第２の物体の材料は、同質であっても、異質であってもよい。例えば、第１の物体は、熱可塑性物質を有し、さらに他の非液状化物質を含んでもよく、かつ／または異なる組成の熱可塑性物質による複数の層を有してもよい。同様に、第２の物体も、後により詳細に説明するように、異なる物質による異なる部分を含んでもよい。追加で、または代わりに、実施形態において、第２の物体は、同じく後にさらに詳しく説明するように、複数の物体を互いに固定させるべく、複数の物体（第１の物体および少なくとも１つのさらなる物体）を介して浸透させられてもよい。

カップリングイン構造体は、ツールとして機能する分離したソノトロードのための、誘導構造体（調和したツール突起のための案内穴等）を有する、または有さない、特に最近位端面により構成されるカップリングイン面であってもよい。代替実施形態において、カップリングイン構造体は、第２の物体を振動発生装置へ直接結合するカップリングを備えてもよく、よって、振動発生装置は、ツールとして機能する。このようなカップリングは、例えば、ねじカップリングまたはバヨネットカップリングまたはこれらに類似するものによってもよい。したがって、これらの実施形態において、第２の物体は、同時に、振動発生装置へ結合されるソノトロードである。

他の実施形態において、このツールは、振動発生装置へ締め付けられるソノトロードである。この種のソノトロードは、例えば、超音波溶接から知られている。

さらに他の実施形態において、このツールは、中間ピース（第１の物体とは異なるもの）であってもよく、ソノトロードは、この中間ピースに当たり、かつ中間ピースの材質は、プロセス間の適用条件下で液化しない。概して、本発明の態様によるこのアプローチは、振動が第１の物体を介してのみ第２の物体に結合されることを除外するものであって、第２の物体と振動ツールとの物理的接触は、必要とされる。

熱可塑性物質のフロー部分は、プロセスの間かつ機械的振動の効果に起因して液化されかつ流される熱可塑性物質の部分である。

第２の物体のカップリング構造体は、液化可能でない物質製である。後により詳細に説明するように、この規定には、この物質が、第１の物体の物質より略高い温度、少なくとも５０゜は高い温度等で液化し得る、という可能性が含まれる。追加で、または代わりに、この条件は、第１の物体の熱可塑性物質が流動性である温度では、第２の物体の物質の粘性が、第１の物体の熱可塑性物質の粘性より甚だしく、例えば、少なくとも１０^３倍から１０^５倍高い、としていてもよい。異なる液化温度および／または異なるガラス転移温度を有する異なる液化可能マトリクス材を包含することに追加して、またはこれに代えて、これは、より高い充填度の例えば繊維フィラーによっても達成されることが可能である。

カップリング構造体は、半径方向の突起および陥凹部（リブ／溝等）の連なり、開放多孔質フォーム状構造体、遠位側へ開く、近位側へ向かって少なくとも横一方向に広がることによりアンダーカットを画定する開口、を含んでもよい。軸方向に対してアンダーカットを画定する構造体は、何れも適切である。

（例えば、第２の物体の一部分の外面の周り、または第２の物体の内面に沿って）半径方向の突起および陥凹部の連なりを含むカップリング構造体において、混合ゾーンの深さｄは、フロー部分が最も外側の突起を起点として浸透する半径方向深さとして定義されてもよい。開放多孔質構造を含むカップリング構造体において、混合ゾーンの深さは、熱可塑性物質が開放多孔質構造の表面を起点として浸透する、前記表面に対して垂直に測定される開放多孔質構造の深さとして定義されてもよい。同様に、遠位側へ開く開口を含むカップリング構造体において、混合ゾーンの深さは、熱可塑性物質が、遠位に面する表面を起点として浸透する深さとして定義されてもよい。

特に、実施形態において、第２の物体の機械的振動伝達部は、金属材料および／または他の硬質材料（ガラス、セラミックなど）、および／または、全プロセスの間にそのガラス転移温度より低いままである熱硬化性プラスチックおよび／または熱プラスチックより成る。

ある特別な実施形態グループにおいて、第２の物体は、第１の物体の熱可塑性物質の液化温度より略高い液化温度を有する第２の熱可塑性物質を含む。よって、第１の物体の熱可塑性物質のフロー部分を液化させるステップの後、第２の物体は、第２の物体への（当初と同じ、またはより高い、またはより低い可能性もある強度による）カップリング振動が継続される間、第２の熱可塑性物質の第２のフロー部分が液状化されて第２の物体が変形するに至るまで、第１の物体のサポートまたは非液状化部分へ押し付けられてもよい。特に、このさらなる方法ステップは、第１および第２の物体を追加的なリベット効果により互いに結合させるための第２の物体のフット部分および／またはヘッド部分が生成されるまで、本参照により開示に含まれる国際公開出願第２０１５／１１７２５３号パンフレットに記載されているように実行されてもよい。

この特別な実施形態グループの実施形態は、結合プロセスの後に第２の物体が第１の物体を介して遠位側に到達することを含んでいるが、ある代替的な実施形態グループでは、遠位側がそのまま残され、即ち、第１および第２の物体の部分を含む混合ゾーンは、遠位側に到達しない。

実施形態において、第２の物体は、第２の物体に、固定軸に沿って場合により第２の物体の周面に配置される構造エレメントを伴って延びる固定部分、かつ／または第２の物体の軸方向へ延びる部分の内面に沿って延びる固定部分を供給することにより、深さ効果が高い方法で固定される。

実施形態において、特に、第２の物体が第１の物体内に浸透する浸透深さ、即ち、第１の物体内に浸透する第２の物体のパーツの軸方向の伸びは、混合ゾーン、即ち結合プロセスの後に第１および第２の物体の部分が共に存在するゾーンの深さより大きい（例えば、略大きい）。言い替えれば、深さ効果の高い固定を含む実施形態において、第１の物体内へ少なくとも１つの横寸法にかつしばしば両横寸法に浸透する第２の物体の１つのパーツの幅は、第２の物体が第１の物体内へ浸透する浸透深さより小さい。よって、混合ゾーンの深さは、周面上の構造エレメントの特性深さ、即ち、固定軸に対して垂直に測定される深さとして定義される。

あるグループの実施形態は、深さ効果の高い固定を包含するに加えて、またはこれの代わりに、互いから横方向に離隔されかつ／またはおそらくは延長された、例えば周方向の溝を形成する複数の構造エレメントを有する結合表面を備え、結合表面は、第１の物体の表面部分を辿る。例えば、第１の物体が平坦であれば、構造エレメントは、平面に沿って広がる。

実施形態、例えば深さ効果の高い固定を包含する実施形態例は、押し付けるステップに先行して第１の物体内にボアを設けることを含んでもよく、よって押し付けるステップにおいて、第２の物体の１つのパーツは、このボアに押し込まれる。この場合、ボア径は、好ましくは、ボアに押し込まれるパーツの外径より小さくなるように選定される。このようなボアは、盲穴であっても、貫通ボアであってもよい。また、溝などの他の陥凹部における固定も可能である。

貫通ボアは、第２の物体が熱可塑性シートのように比較的薄い実施形態においても効果的であり得る。よって、第２の物体を第１の物体へ結合させる方法は、例えば、そこにさらなる物体を締め付けて、貫通接続として機能させる、（セプタムの場合、または取り外し可能なカバーまたはこれに類似するものを含む第２の物体の場合のように）予め規定された条件下でのみ結合できるバリアとして機能させる、または他の目的を有するために、貫通ボアを第２の物体で裏打ちすることを含んでもよい。この特別なカテゴリの実施形態において、第１の物体の厚さは、相互浸透深さ（混合ゾーンの深さ）の２４０倍または２２０倍、特には３倍から１０倍までの間に相当してもよい。

さらに他の実施形態グループによれば、結合は、「平面結合」または「やや平坦な結合」式に、比較的小さい浸透深さで実行される。この実施形態グループは、特に、第２の物体を、比較的薄い、または損傷に弱い、または、第２の物体が結合される表面以外の表面をそのままにしておくための高い要件を有する第１の物体へ結合させることにも適する。

このグループの実施形態において、第２の物体は、液化した物質が流れ込む複数の構造エレメントを備え、これらの構造エレメントは、互いに横方向へ離隔され、即ち、固定の間に第１の物体の表面平面に対して平行である平面に沿って広がり、または、事例によっては、第１の物体の他の非平坦な表面に沿って広がる。特には、第１および第２の物体間の結合は、平面結合であってもよく、第１および第２の物体間の界面エリアは、第１の物体の表面平面に対して略平行であり、かつ少なくとも１つの寸法、好ましくは双方の面内寸法が浸透深さより略大きく、例えば、少なくとも２倍または３倍、少なくとも５倍、または少なくとも１０倍大きい。この場合、浸透深さは、混合ゾーンの深さに等しくても、これより小さくてもよい。

浸透深さが混合ゾーンの深さより小さい結合を包含する実施形態は、第２の物体を第１の物体の平坦でない表面部分へ結合させることも包含してもよい。例えば、第１の物体は、近位に面する所定の表面輪郭を有してもよく、かつ第２の物体は、この輪郭を辿る全体形状を有しても、そうなるように変形可能であってもよい。

あるいは、第１の物体は、皿穴、または開口、またはその周縁に沿って他の構造体を備えた開口を有してもよく、第２の物体は、相応に適合化された（例えば、開口が皿穴にされれば円錐）形状を有する。第１の物体が比較的薄く、かつ遠位面に対する要件が存在する実施形態において、このような実施形態における第２の物体の構造エレメントは、深さに適応されてもよい。特に、構造エレメントの相対サイズは、遠位に向かって低減してもよく、よって、流動性物質を受け入れるその能力は、遠位側に向かって低下し、かつ熱による影響も適宜低減する。

実施形態における設計基準は、液化した物質が流れ込むことができる構造エレメント（陥凹部または細孔等）の容積が、変位される容積より大きい、というものである。これは、それに準拠すれば、カップリング構造体を含む表面パーツに沿って、所定の深さの有孔性が少なくとも５０％になる、という本発明の実施形態の基準に繋がる。この場合の有孔性は、凸状外殻から所定の深さ（軸方向に測定される混合ゾーンの深さに相当する）まで測定される、合計容積に占める空きスペースの分率として定義され、必ずしも「細孔」とは見なされないマクロ組織にも適用され得る。この任意選択の設計基準が満たされれば、容積が表面または側方またはこれらに類似する方向へ変位される必要はない。

より一般的には、実施形態において、本方法は、フロー部分を陥凹部および／または細孔に流れ込ませることと、フロー部分が第２の物体の側方領域へ流れないように防止することを含んでもよい。

そのため、場合により、上述の条件を満たす陥凹部／細孔容積を提供することに加えて、本方法は、（非振動性の）保持デバイスを第２の物体の近傍における、例えば、第１および第２の物体間の界面辺りの、第１の物体の近位面に押し付けることも含んでもよい。このような保持デバイスは、第２の物体が第１の物体内に固定されるロケーション付近の膨出またはこれに類似するものを防止し得る。

「平面結合」または他の「やや平坦な結合」による固定を行うこのグループの実施形態において、第２の物体は、空洞（陥凹部／細孔）に加えて、例えばエネルギーダイレクタとして機能し得る遠位の突出構造体を備える。特に、このような遠位の突出構造体は、遠位側へ向かって先細になる部分、例えば、先端または縁または丸みのある遠位端で終わる部分を伴う形状を有してもよい。この場合、遠位の突出構造体とフロー部分を収容する空洞との横方向距離は、最小限であってもよい。特に、このような遠位の突出構造体と空洞との間のスペーシングは回避されてもよく、よって、遠位表面における第２の物体の全体形状は、遠位突起と空洞との間でうねる。

これまでに述べた全てのグループの実施形態において、軸方向（中心部から周辺部へ）に対するアンダーカットを備え、よってポジティブフィット連結を可能にするカップリング構造体は、第２の物体の事前製造特性である。

追加で、または代わりに、第２の物体は、変形可能な部分を備えてもよく、かつ本方法は、機械的振動が第２の物体へと結合される間に第２の物体を第１の物体に押し当てるプロセスの間に、ポジティブフィット連結のための構造体を作ることを含んでもよい。

例えば、第２の物体は、変形可能な構造体として、略軸方向へ延びる複数の変形可能な脚または変形可能なカラーを備えてもよい。プロセスの間、変形可能な構造体は、再凝固後にアンダーカットが形成されるように、軸方向から離れて曲げられる。

この変形原理を用いる実施形態は、有効固定エリアが、変形に起因して第２の物体により浸透される第１の物体の表面エリア部分より大きくなり得る、即ち、変形なしの実施形態に比べてフットプリントが拡大され得る、という優位点を特徴とし得る。

さらなる優位点としての可能性は、例えば、変形可能部分に軽量の変形可能材料が使用され得ることにある。特に、プロセスが行われる温度で変形可能であるが、室温（または、より一般的には、アッセンブリが使用される温度）でかなりの剛性を示す材料が使用されてもよい。例えば、変形可能部分は、フロー部分を形成する第１の物体の熱可塑性物質のガラス転移温度より略高いガラス転移温度を有する熱可塑性物質製であってもよい。

この原理の特有の一実施形態では、第１の物体の熱可塑性物質として、温度約１８０℃で流動性になる物質であるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が使用され、かつ変形可能部分を備える第２の物体の部分の材料として、ＰＥＥＫが使用された。ＰＥＥＫは、１８０℃において液体／流動性ではないが、そのガラス転移温度（約１４０℃）より上では液体／流動性である。

より一般的には、変形可能部分が熱可塑性物質を含む実施形態では、変形可能部分のガラス転移温度が、第１の物体の熱可塑性物質のガラス転移温度と熱可塑性物質が十分に流動性になる温度との間であれば効果的であり得る。

本文において、液化温度または熱可塑性物質が流動性になる温度は、結晶性ポリマーでは融解温度であり、かつ非晶質熱プラスチックでは、「流れ温度」（ときに、押出しが可能な最低温度として定義される）と称される場合のある、ガラス転移温度より高い、それが十分に流動性になる温度、例えば、粘性が１０^４Ｐａ・ｓより下がる（特に、ポリマーが事実上繊維強化されていない実施形態では、１０^３Ｐａ・ｓより下がる）温度であることを想定している。

押し付ける力に対して対向力を加えるために、第１の物体は、サポート、例えば非振動性のサポートに当てて置かれてもよい。第１のオプションによれば、このようなサポートは、第１の物体が押し当てられるスポットに相対して、即ちこのスポットから遠位に、支持面を備えてもよい。この第１のオプションは、第１の物体自体が押し付ける力に対して重大な変形または欠損すらもなく耐えるに足る安定性をもたなくても結合を行うことができるという理由で、効果的であり得る。

第２の物体を第１の物体に押し当てるプロセスの間に第２の物体を変形させることを含む実施形態において、サポートは、変形プロセスを支援する成形特徴を含んでもよい。例えば、サポートは、変形可能な構造体が各々外向きに曲がる、または内向きに曲がるように成形突起または成形陥凹部を有して成形されてもよい。

さらに、本方法は、第１の物体の熱可塑性物質上のサポートによる冷却効果を用いることも可能であって、これにより、第１の物体の熱可塑性物質は、より低温に保たれ、よって、サポートとの界面においてより硬いままとなる。これにより、変形可能な構造体は、サポートとの界面に近づきすぎないように変形される。

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の物体が横側またはこれに類似する側に沿って保持されることによって露出されてもよい。この第２のオプションは、遠位表面が荷重されず、かつ第２の物体が遠位側に到達しなくても影響されないままである、という優位点を特徴とする。

実施形態において、第１の物体は、サポートに当てて、サポートと第１の物体との間に弾性または可縮性エレメントなしに配置され、よって、サポートは、第１の物体を堅固に支持する。

ある実施形態グループにおいて、第２の物体は、内側部分と外側部分とを、間に間隙を有して備える。よって、第２の物体のカップリング構造体は、内側部分の外部構造体、および／または外側部分の内部構造体、および／または外側部分の外部構造体を含んでもよく、かつフロー部分を流すステップは、流れを間隙へと至らせることを含む。

あるオプションによれば、内側部分および外側部分は、互いに一体であってもよい。
ある実施形態グループにおいて、第２の物体は、第１の材料の第１の部分と、第２の材料の第２の部分とを備える。この実施形態グループは、例えば、第１の部分が、第１および第２の物体のアッセンブリへさらなるエレメントを連結するためのねじ山または他の構造体等の重要なセクションを備え、高品質の建材、例えばステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅などで製造されるのに対して、第２の部分が、より低コストの材料を含み、かつ主として第２の物体を第１の物体に対して安定させる働きをする場合に、コスト節約を可能にし得る。

特に、第２の物体が内側部分と外側部分とを備える場合、内側部分は、第１の材料製であってもよく、かつ外側部分は、第２の材料製であってもよい。よって、フロー部分が間隙へ流れ込むことにより、第２の物体は、第１の物体へ結合されるだけでなく、それ自体でも安定化される。

第１の材料の第１の部分と第２の材料の第２の部分とを備える実施形態は、例えば、変形可能な部分を備える先に論じたグループの実施形態を含んでもよい。これらにおいて、変形可能な部分は、例えば、第２の材料の第２の部分に属してもよく、かつ第１の物体へさらなる物体を取り付けるための、または他の機能のための取付け構造体は、硬質金属製等の他の変形可能材料製であってもよい。

（先に論じた優位点を有する、場合により変形可能な部分を備えることに加えて）第１および第２の材料を用いる実施形態のさらなる優位点は、第１の部分により構成される十分に安定した／硬い機能ピース、例えばねじ山または他の機能構造体を有する可能性を保持しながら、（例えば、上述の意味で十分に大きいフットプリントを産出するための）多大な空間を使い切る第２の物体のパーツに軽量かつ／または低コストの材料を用いる可能性を提供することにある。

第２の材料がそれ自体、第１の物体の材料の液化温度より高い温度において変形されることが可能であり、かつおそらくは、流れることが可能であれば、このアプローチは、第１および第２の部分が、これらが最初に互いに連結されておらず、または緩く連結されているだけであれば、場合により現場で組み合わされ得る、というさらに他の優位点を特徴とし得る。例えば、第２の材料は、第１の材料と相対的に、第１の部分の一部を、例えばポジティブフィットのような方式で埋め込むように流れてもよい。

ある実施形態グループにおいて、第２の物体は、第１の物体へさらなる物体を取り付けるための取付けピース（取付け支柱、取付けプラグ、他）を構成してもよい。特に、上述の類の内側部分は、ねじ山またはバヨネット嵌合構造体またはガイドブッシュまたはスナップオン構造体などの取付け構造体を備えてもよい。外側部分は、取付け構造体を締め付けるための締付けフランジとして機能してもよい。先行技術による締付けフランジと比較すると、このアプローチには、次のような実質的優位点がある。

締付けフランジを設けるためと、締付けエレメントを締付けフランジへ取り付けるための２つの別々のステップの代わりに、構造体全体が単一のステップで付着され得る。

取付けピースの位置合わせは、場合により、別段で完了されている第１の物体へ直に、例えば、第１の物体がさらなるパーツに関連して配置された後に、かつ／またはさらなるオブジェクトが存在しているときに行われてもよい。したがって、第１の物体自体を製造する間は、精密なアラインメントステップが不要である。よって、最終製品に対する位置合わせの精度は、大幅に向上され得る。

本発明によるこのアプローチに起因して、取付け構造体の固定は、第１の物体が比較的薄い状況、および／または第１の物体の他の遠位表面を影響されないままにする必要がある状況においても効果的である。これは、熱可塑性物体内に金属本体（ねじ込みブッシュまたはこれに類似するもの）を突き刺すことを含む先に論じた先行技術によるアプローチとは対照的である。

特に、実施形態において、第２の物体は、近位本体と、その遠位に、押し込むステップにおいて第１の物体へ押し込まれる複数の遠位拡張部とを備える。特に、遠位拡張部は、少なくとも１つの外側拡張部と、少なくとも１つの内側拡張部とを備えてもよい。

例えば、近位本体は、上述の意味における第２の材料製の一部分と、その内部に埋め込まれる、第１の材料製の一部分とを備えてもよく、第１の材料製の前記部分は、熱可塑性物質を再凝固させるステップの後にも近位側からアクセス可能であり、かつ取付け構造体を有してもよい。第１の材料製のこの部分は、遠位へ延びて遠位拡張部（中央突起等）のうちの少なくとも１つを形成しても、近位側へ限定されてもよい。

ある実施形態グループにおいて、第１の物体は、例えばポリマーカバーであるポリマープレート等のやや平坦な物体である。

第２の物体と第１の物体との結合は、２物体間を結合する任意の目的を有してもよい。例えば、自動車または航空産業において、この結合は、プラスチック製の構造エレメント（第１の物体）と、金属または化合物材料製の構造エレメントとの結合であってもよい。

ある実施形態グループにおいて、第２の物体は、第１の物体における、第１の物体へさらなるエレメントを締め付けるためのアンカーであってもよい。

別の実施形態グループにおいて、第２の物体は、さらなる第３の物体を第１の物体へ本明細書に記述する方法によって結合するコネクタであってもよい。したがって、これらの実施形態は、
第３の物体を第１の物体へ、第２の物体を第１の物体へ結合することによって連結し、かつこれにより、第３の物体を第１の物体へ固定する方法に関し、本方法は、
第１の物体を提供するステップであって、第１の物体は、熱可塑性の液化可能物質を固体状態で含むステップと、
第３の物体を提供するステップと、
第２の物体を提供するステップであって、第２の物体は、アンダーカットの付いたカップリング構造体を有し、かつ／またはこのようなアンダーカットの付いたカップリング構造体を含むように変形されることが可能な表面部分を備え、これにより、第２の物体は、第１の物体とポジティブフィット式に連結することができるステップと、
第３の物体を第１の物体に関連して配置するステップと、
ツールに機械的振動が結合される間に、第２の物体のカップリングイン構造体と物理接触しているツールによって、第２の物体を第１の物体に押し付けるステップと、
押し付けかつ振動をツールに結合するステップを、第１の物体の熱可塑性物質のフロー部分が液化されて第２の物体のカップリング構造体に流れ込むまで続けるステップと、
第１の物体の熱可塑性物質を再凝固させて、第１および第２の物体間に、液化されかつ再凝固されたフロー部分がカップリング構造体に染み込むことによりポジティブフィット連結を引き起こすステップとを含み、
第２の物体を第１の物体へ押し当てるステップは、第２の物体が第３の物体と物理接触して第３の物体を第１の物体へ固定するまで実行される。

特に、第３の物体を第１の物体に関連して配置するステップにおいて、第３の物体は、第１の物体の近位に置かれてもよく、かつこの配置するステップの後、第２の物体は、その遠位部分が第１の物体に到達して第２の物体が第１の物体へ押し当てられるまで、第３の物体へ浸透されてもよい。

例えば、この目的に沿って、第３の物体は、液化可能な熱可塑性物質であっても、その他、第２の物体が、第１の物体にその遠位部分が到達するまで第３の物体を介して浸透するような浸透性物質であってもよい。

よって、さらに、第２の物体のカップリング構造体を、ポジティブフィット連結が、第１の物体との連結に加えて第３の物体によっても引き起こされるようにして配置することが可能である。

追加で、または代わりに、第３の物体は、第３の物体の遠位部分が第１の物体に到達するように通って案内されるボアを備えてもよい。

第３の物体を第１の物体に固定するために、第２の物体は、第２の物体の遠位部分が第１の物体に固定される間に第３の物体の近位に面する表面部分にもたれるヘッドまたはブリッジ部分を備えてもよい。

追加で、または代わりに、第３の物体が熱可塑性物質を含んでいれば、第２および第３の物体間のポジティブフィット連結は、カップリング構造体に染み込む第１の物体の材料に加えて、第２の物体の構造体に浸透する第３の物体の材料によって引き起こされてもよい。

加えて、またはさらに別の代替例として、第３の物体の熱可塑性物質は、第２の物体が第３および第１の物体のアッセンブリへ押し込まれる効果によって、第１の物体の熱可塑性物質へ溶接されることになってもよく、または、再凝固後に機械的および／または接着性連結が生じるように、第１の物体の流動性物質に非混合式に染み込まされてもよい。

第１の物体へ結合される第３の物体の材料がエラストマ材料または他の材料を含むことは、このような材料が液化可能でないとしても、かつ予め製造された開口が存在していないとしても、まさしく１つの選択肢である。特に、第２の物体の切削部分は、その遠位に置かれる第１の物体と接触するに至るまで、第３の物体の一部分を貫通してもよい。

この方法（非溶融性または溶融性の軟質材料を熱可塑性である第１の物体へ結合すること）では、例えば、硬質／軟質射出成形において互いに加工され得ない硬質材料と軟質材料との連結が可能になる。一実施例は、減衰クッション（第３の物体）を熱可塑性シート等の熱可塑性である第１の物体へ結合することであろう。

ある実施形態グループにおいて、第２の物体は、押し当てて振動させる間に第１の物体と直に接触する表面に、エネルギーダイレクタとして機能する縁または先端等の構造体を備える。例えば、国際公開出願第９８／４２９８８号パンフレットまたは国際公開出願第２００８／０８０２３８号パンフレットに記述されているような超音波溶接および「ウッドウェルド」プロセスの場合でも、エネルギーダイレクタは知られているが、これらは概して、液化されるべき物質製の物体上に存在する。しかしながら、本発明の実施形態は、これとは逆に、液化されないが、液化した物質が染み込む物質上に、エネルギーダイレクタを提供する。

また、本発明は、熱可塑性物質を含む第１の物体へ本明細書に記述しているような方法で固定されるための連結エレメントにも関する。より具体的には、前記方法に関連して記述されかつ／またはクレームされている第２の物体の特性は何れも、この連結エレメントの特性であってもよく、逆もまた同様である。

本明細書において、「例えば機械的振動によって流動性にされることが可能な熱可塑性物質」、または簡単に「液化可能な熱可塑性物質」または「液化可能物質」または「熱プラスチック」という言い回しは、少なくとも１つの熱可塑性成分を含む物質を記述するために使用され、この物質は、加熱されると、具体的には、摩擦によって加熱されると、即ち、互いに接触している１対の表面（接触面）のうちの一方に配置されて振動により互いに対して動かされると液体（流動性）になり、この場合、振動頻度は、本書において先に論じた特性を有する。状況によっては、例えば、第１の物体自体がかなりの荷重を負わなければならない場合、物質は、０．５ＧＰａを上回る弾性係数を有することが効果的であり得る。他の実施形態では、機械的振動がこのツールにより第２の物体へ直接移されることから、第１の物体の熱可塑性物質の振動伝達性がプロセスにおいて役割を果たさないという理由で、弾性係数は、この値より低くてもよい。

熱可塑性物質は、自動車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は、特にこれらの産業における用途に関して知られる熱可塑性物質が使用されてもよい。

本発明による方法に適する熱可塑性物質は、室温で（または、本方法が実行される温度において）固体である。これは、好ましくは、固体から液体に変わる、または臨界温度範囲より高温で、例えば溶融によって流動性であり、かつ再び臨界温度範囲より低温に、例えば結晶化によって冷却されると再び固体物質に変わり、よって、固相の粘性が液相より数桁も（少なくとも１０００倍）高い、（特に、Ｃ、Ｐ、ＳまたはＳｉ鎖ベースの）高分子相を含む。熱可塑性物質は、概して、共有結合的に架橋されない、または融解温度範囲に、またはこれを超えて加熱されると架橋結合が可逆的に開くようにして架橋されるポリマー成分を含む。ポリマー物質は、さらに、例えば、熱可塑特性をもたない、または、基本ポリマーの融解温度範囲より遙かに高い融解温度範囲を含む熱可塑特性を有する物質の繊維または粒子であるフィラーを含んでもよい。

本明細書において、「非液状化」物質は、概して、プロセス中に到達される温度で、特に、第１の物体の熱可塑性物質が液状化される温度で、液状化されない物質である。これは、非液状化物質が、プロセス中に到達されない温度、概して、プロセス中に液状化される１つまたは複数の熱可塑性物質の液化温度を遙かに（例えば、少なくとも８０℃）上回る温度で液状化し得ないという可能性を排除するものではない。液化温度は、結晶性ポリマーの融解温度である。非晶質熱プラスチックの場合、液化温度（本明細書では、「融解温度」とも呼ぶ）は、「流れ温度」（時に、押出しが可能な最低温度として定義される）と称されることもある十分に流動性となるガラス転移温度より高い温度であり、例えば、粘性が熱可塑性物質の１０^４Ｐａ・ｓより下（実施形態において、特に、実質上繊維強化されていないポリマーの場合、１０^３Ｐａ・ｓより下）まで降下する温度である。

例えば、非液状化物質は、アルミニウムまたは鋼等の金属であっても、木材であっても、例えば強化型または非強化型の熱硬化性ポリマーである硬質プラスチックであっても、融解温度（および／またはガラス転移温度）が液化可能パーツの融解温度／ガラス転移温度より遙かに高い、例えば、融解温度および／またはガラス転移温度が少なくとも５０℃または８０℃は高い強化型または非強化型の熱プラスチックであってもよい。

熱可塑性物質の特有の実施形態は、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）等のポリエステル、ポリエーテルイミド、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であるポリアミド、ポリメタクリル酸メチル（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、またさらに、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または混合体である。

第１および第２の物体の双方が熱可塑性物質を含む実施形態において、物質の組合せは、第２の物体物質の融解温度が第１の物体物質の融解温度より遙かに高くなるように、例えば、少なくとも５０゜は高くなるように選ばれる。適切な物質の組合せは、例えば、第１の物体としてのポリカーボネートまたはＰＢＴ、および第２の物体としてのＰＥＥＫである。

熱可塑性ポリマーに加えて、熱可塑性物質は、適切なフィラー、例えばガラスおよび／または炭素繊維等の強化用繊維も備えてもよい。繊維は、短繊維であってもよい。特に、第１および／または第２の物体のプロセス中に液化されない部分に関しては、中繊維または長繊維が使用されてもよい。

繊維物質（もし使用されれば）は、繊維強化で知られる如何なる物質であってもよく、特に、炭素、ガラス、Ｋｅｖｌａｒ、例えばムライト、炭化珪素または窒化珪素であるセラミック、高強力ポリエチレン（Ｄｙｎｅｅｍａ）、他であってもよい。

また、繊維の形状をもたない、例えば粉末粒子である他のフィラーも可能である。
本発明による方法に適する機械的振動または発振は、好ましくは、２ｋＨｚから２００ｋＨｚまでの間（さらにより好ましくは、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの間、または２０ｋＨｚから４０ｋＨｚまでの間）の周波数、および有効表面１平方ミリメートル当たり０．２Ｗから２０Ｗまでの振動エネルギーを有する。振動ツール（例えば、ソノトロード）は、例えば、その接触面が主としてツール軸の方向へ（長手方向振動）、かつ１μｍから１００μｍまでの間の、好ましくは約３０μｍから６０μｍまでの振幅で揺動するように設計される。このような好ましい振動は、例えば超音波溶接から知られるような超音波デバイスによって生成される。

本明細書において、「近位」および「遠位」という用語は、方向および位置を指して使用され、即ち、「近位」は、オペレータまたはマシンが機械的振動を加える起点の結合側面であるのに対して、遠位は、反対の側面である。本明細書では、近位側におけるコネクタの広がりを「ヘッド部分」と呼ぶのに対して、遠位側における広がりは、「フット部分」である。「軸」は、中心部から周辺部への固定軸であって、押し当てるステップにおける圧力は、これに沿って加えられる。多くの実施形態において、機械的振動は、この軸に対する長手方向振動である。

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行するための方法について説明する。図面は、略図である。諸図面を通じて、同一の参照数字は、同一または類似するエレメントを指す。図面は、別段の指摘のない限り、固定軸に平行な平面に沿った断面（「垂直」断面）の図を示す。

図１ａは、本発明の第１の実施形態による結合プロセスの１段階を示す。 図１ｂは、本発明の第１の実施形態による結合プロセスの１段階を示す。 図１ｃは、本発明の第１の実施形態による結合プロセスの１段階を示す。 図１ｄは、本発明の第１の実施形態による結合プロセスの１段階を示す。 図２は、第１の実施形態のプロセスに類似する結合プロセスの代替構造を示す。 図３ａは、代替的な第２の物体を用いる結合プロセスを示す。 図３ｂは、代替的な第２の物体を用いる結合プロセスを示す。 図４ａは、第２の物体を遠位側から見た図である。 図４ｂは、図４ａに示したものに類似する第２の物体の断面図である。 図４ｃは、第１の物体内に固定された図４ｂの第２の物体を示す。 図４ｄは、第２の物体のさらなる変形例を示す。 図５ａは、代替的な第１および第２の物体を用いる結合プロセスを示す。 図５ｂは、代替的な第１および第２の物体を用いる結合プロセスを示す。 図６ａは、さらに別の実施形態による結合プロセスを示す。 図６ｂは、さらに別の実施形態による結合プロセスを示す。 図６ｃは、さらに別の実施形態による結合プロセスを示す。 図６ｄは、さらに別の実施形態による結合プロセスを示す。 図７ａは、図６ａ−図６ｄのプロセスのための混合した第２の物体を示す。 図７ｂは、さらなる混合した第２の物体の部分断面図である。 図７ｃは、プロセス後の図７ｃの第２の物体を同じく部分断面図で示す。 図７ｄは、フット部分を形成しない結合プロセスに使用可能な、さらなる混合した第２の物体を示す。 図８は、第２の物体のさらなる実施形態を示す。 図９は、第２の物体のさらなる実施形態を示す。 図１０は、代替的な第２の物体を用いるさらなる結合プロセスを示す。 図１１は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１２は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１３は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１４は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１５は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１６は、第２の物体を平坦な第１の物体へ結合するためのさらなる実施形態を示す。 図１７ａは、変形可能部分を有する第２の物体を第１の物体へ結合するプロセスを示す。 図１７ｂは、変形可能部分を有する第２の物体を第１の物体へ結合するプロセスを示す。 図１８は、このようなプロセスの変形例を示す。 図１９は、このようなプロセスの変形例を示す。 図２０は、このようなプロセスの変形例を示す。 図２１ａは、第２の物体によって、第３の物体を第１の物体へ結合することを示す。 図２１ｂは、第２の物体によって、第３の物体を第１の物体へ結合することを示す。 図２２は、このような結合プロセスのための代替的な第２の物体を示す。 図２３は、このような結合プロセスのための代替的な第２の物体を示す。 図２４ａは、さらに他の第２の物体を形成するための半製品を示す平面図である。 図２４ｂは、その形成された第２の物体の断面図である。 図２５は、さらに別の第２の物体を示す図である。 図２６は、さらに別の第２の物体を示す図である。 図２７は、さらなる第２の物体の略水平断面図である。 図２８は、このような第２の物体のキャップエレメントを示す底面図である。 図２９ａは、発泡材料を熱可塑性である第１の物体へ結合するプロセスを示す。 図２９ｂは、発泡材料を熱可塑性である第１の物体へ結合するプロセスを示す。 図３０は、第２の物体を第１の物体へ結合するためのさらなる配置を示す。 図３１は、第２の物体の変形例を示す。 図３２は、第２の物体を第１の物体へ結合するさらに別のプロセスを示す。 図３３は、このプロセスの変形例を示す。 図３４は、このプロセスの変形例を示す。 図３５は、このプロセスの変形例を示す。 図３６は、第１の物体へ結合されるための他の第２の物体を示す。 図３７は、第１の物体へ結合されるためのさらに別の第２の物体を示す。

好適な実施形態の説明
図１ａは、本発明の実施形態の基本的な設定を描いている。第１の物体１は、熱可塑性物質から成り、例えば、緻密または発泡式のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはポリカーボネートまたはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンまたは室温で固体でありかつ例えば２５０℃より低い融解温度を有する他の熱可塑性ポリマーから成る。

第２の物体は、例えば、金属製またはプラスチック製（熱硬化性または熱可塑性）である。第２の物体が液化可能であれば、液化温度は、第１の熱プラスチックが流動性である温度において流動性でない類のものである。例えば、第２の物体材料の融解温度は、第１の材料の融解温度より少なくとも５０℃または少なくとも８０℃は高い。

第２の物体は、第１の物体の材料が流れた後に第１の物体の材料とポジティブフィット式に連結することができる構造体を有する。より具体的には、第２の物体は、軸方向（軸１０）に対してアンダーカットを有する表面部分を有する。例えば、表面構造は、非軸方向に延びる少なくとも１つのリブ４、または少なくとも１つのハンプを備える。図示されている実施形態において、第２の物体は、軸１０を中心にして回転対称であることが想定され、かつ間に溝５が形成される複数の周方向リブ４を備える。

遠位端において、第２の物体は、先端３を有し、かつ近位端では、ヘッド部分６が機械的振動のための近位に面するカップリング面を形成している。

ソノトロード７は、機械的振動が第２の物体へ結合される間に第２の物体を第１の物体へ押し当てるために使用される。図１ｂに示されているように、第１の物体の材料の液化は、先端３との界面を起点にして起こる。第２の物体が第１の物体内へ連続して押し込まれると、第２の物体は、第１の物体に対してブロック矢印の方向に動かされる。よって、第１の物体の液化された熱可塑性物質の流れ１１が起こる。

図１ｃは、プロセスの終わりに向かう構造を示す。第１の物体は、第２の物体の表面の近傍で液化されるのみであって、固体のままであり、よって他の部分では幾分かの剛性を示すことから、液化した物質は、恣意的に逃れることができず、第２の物体が第１の物体へ押し入ることにより第１の物体上に静水圧が生じ、これにより即時、流れ１１が溝５等のアンダーカット構造体を満たす。

振動が停止した後、液化した熱可塑性物質は、再び凝固し、第２の物体は、第１の物体内で堅固に固定されて残される（図１ｄ）。

図１ｄは、浸透深さｄ_ｐおよび混合ゾーンの深さｄ_ｉ（相互浸透深さ）も示し、後者は、フロー部分が第２の物体の最も外側の表面機能を起点として浸透する深さであり、ここで混合ゾーンの深さｄ_ｉは、溝５の深さに相当する。図１ｄから分かるように、深さ効果の高い固定を用いるこれらの実施形態において、浸透深さは、混合ゾーンの深さよりかなり大きい。

また、図１ｄは、第１の物体内に浸透する第２の物体の部分の幅ｗも示している。明らかに、この幅は、深さ効果の高い固定の実施形態のさらなる可能な特性であるように、浸透深さより小さい。

本明細書に記述しているこの実施形態および他の実施形態における第２の物体は、コネクタ（ナット、ねじ山付きボルト、他）、貫通接続、ブッシング、他のコネクタ、他として働く機能を有してもよい。

図１ａ−図１ｄでは、第２の物体２が第１の物体１の表面を介して押されることが想定されている（後に、例えば図２１ａ／２１ｂ、図２９ａ／２９ｂ、図３０を参照してより詳しく論じるように、第１の物体の上部にさらなる第３の物体が置かれる場合でも事情は同じである）。プロセスの間は、第２の物体の固定部分（この場合はシャフト、即ち、ヘッド部分６を除いた第２の物体）の容積に相当する容積が、例えば近位方向へ変位され、かつ／または、第２の物体の導入により、第１の物体全体がわずかに変形する。

下記の事例、即ち、
このような変位および／または変形が望ましくなく、最小限に保たれるべきである場合、かつ／または、
第２の物体の形状／サイズおよび／または第１の物体の抵抗に起因して、第２の物体を第１の物体の表面を介して押すことが困難である場合、かつ／または、
単にソノトロードおよび／または外的手段による、第２の物体を導入する間の誘導が困難である場合には、
第２の物体を第１の物体に押し当てるステップに先行して、第１の物体にボア２０を設けることが１つのオプションである。これについては、図２でも略示されている。

ボアの直径ｄ_ｈに関しては、（図２に示されているような形状に関してだけでなく、概して、プロセス中にボアに押し込まれる第２の物体の一部に関しても）下記の考察が当てはまり得る。

ボアの直径ｄ_ｈは、第２の物体の固定部分の突出構造体（図示されている実施形態ではリブ５）の外径ｄ_２より小さいものであるべきである。非円対称のジオメトリに関しては、この原理に対する例外を想定することができる。

大部分の実施形態において、ボアの直径ｄ_ｈは、ボアの容積が、固定部分により占有される容積以下となるように選ばれるべきである。言い替えれば、これらの実施形態におけるボア径は、第１の物体の熱可塑性物質の変位される部分の容積が、変位される容積が流れ込むことができる構造体の容積に略等しい、またはこれより略大きくなるように選ばれるべきである。しかしながら、特に、カップリング構造体が、流動性物質がある程度の抵抗に逆らって流れ込む第２の物体の開放多孔質構造によって画定される実施形態では、必ずしもそうでなくてもよい。

要件および物質特性に依存して、ボアの直径ｄ_ｈは、固定部分のより小さい直径ｄ_１に略一致するように（定義されていれば、この場合のより小さい直径は、溝が存在する軸方向位置における直径に相当する）、またはそれより小さくなるように、またはそれより大きくなる（但し、外径ｄ_２を超えない）ように選ぶことができる。

本明細書に記述している異なる実施形態において、カップリング構造体の遠位先端３または縁ならびにリブまたは他の突出機能の縁は、熱可塑性物質が液化するためのエネルギーダイレクタとして機能する。

本明細書に記述する実施形態は、ソノトロード７（または「ホーン」）を、第２の物体の近位に面するカップリング面に押し当てられる別個のピースとして示している。

しかしながら、特に、第２の物体が金属製である実施形態において、第２の物体は、振動発生装置へ直接結合されるソノトロードであってもよい。これには、例えば、振動発生装置の調和したカップリングへ締め付けられるための近位のねじ山またはバヨネット結合構造体またはこれらに類似するものが装備されてもよい。

図１ａ−図２の実施形態は、軸１０を中心とする回転対称を有することが想定されているが、これは、要件ではない。どちらかといえば、後に論じるように、特に、円対称性から偏向する構造体を有する固定部分を設けることが効果的ですらあり得る。

図３ａおよび図３ｂは、第２の物体２が内側部分２１と外側部分２２とを、間に間隙２３を伴って有する実施形態をさらに示す。カップリング構造体は、内側部分の外面および／または外側部分の内面および／または外側部分の外面に沿って画定される。図示されている実施形態において、カップリング構造体（周状に延びて間に溝を画定するリブ）は、内側部分の外面に沿ってのみ存在する。

第１の物体の熱可塑性物質が液化される間に第２の物体が第１の物体に押し込まれると、液化した物質部分が間隙に流れ込む（図３ｂにおける流れ１１）。第２の物体を第１の物体内に固定することに加えて、この物質は、プロセスが完了すると、内側部分と外側部分とを互いに対して安定もさせる。

適用されるオプションは、次の通りである：
内側部分および外側部分は、図３ａおよび図３ｂのように、一体式であっても、離散ピースで構成されてもよい。

後者の場合、これらは、場合により、異なる材料で製造されてもよい。例えば、第２の物体が第１の物体に何かを締め付けるための締結具であるべきものであれば、内側部分は、金属であってもよく、一方で、外側部分は、例えば第１の物体の材料より融解温度（液化温度）が高いプラスチック材料である、より軽い、それほど硬くない材料製であってもよい。これは、外側部分の物質が、それが変形可能であるように第１の物体の材料の液化温度においてそのガラス転移温度より高い材料製であり、変形は、これまでに指摘しかつ後に図１７ａ−図２０を参照してより詳しく説明するように、固定に寄与する、という可能性を含んでいる。

内側部分および外側部分が離散ピースであれば、これらは、共に近位に面するカップリング面へ到達してもよく、または、図示されている実施形態のように、これらのうちの一方のみがカップリング面へ到達する。図示されている実施形態において、振動は、外側部分を介して内側部分に結合される。

図２と同様に、ボアは、第２の物体を第１の物体に押し付けるステップに先行して第１の物体内に作られてもよい。このようなボアは、例えば、内側部分のみに対して作られてもよい。あるいは、第２の物体の各部分に対して、内側のボア部分と、例えば円筒形である外側のボア部分とを備えるボアを作ることも可能であると思われる。

内側部分２１および／または外側部分２２は、軸（挿入軸／固定軸）を中心とする回転対称性であってもよく、または、その構造は、このような対称性から偏向してもよい。

図３ａおよび図３ｂの実施形態も、図２に示されているボア２０と同様に、第１の物体内のボアを用いて実行されることが可能である。ボアの直径は、図２に関する先の論考に従って、コア部分２１の大きさに適合されるように選ばれることが可能である。

図３ａ／図３ｂの実施形態における第１および第２の部分２１、２２は、事前に組み立てられているように示されているが、概して、一体式でない２つの部分を有する実施形態では、これらの部分は、その場で、例えばこれらの部分を連結する第１の物体の物質によって、および／またはプロセスの間に変形可能になった第２の部分の物質、または他の機能によって組み立てられてもよい。

図３ａ／図３ｂにおいて、これらの部分は、組み立てられた後に固定され、フロー部分が両者間の間隙２３を満たし、よって、部分２１、２２間に追加的な結合安定性が生じるという効果が得られる。

内側部分２１と外側部分２２との間の間隙に関しては、熱可塑性物質が流れ込めるように、最低で０．１ｍｍの幅が存在すべきである。

図４ａは、第２の物体が、例えば鋼である金属製の内側部分２１と、例えばＰＥＥＫであるプラスチック製の外側部分２２とを有する実施形態を図示している。図４ａの実施形態は、共に存在することもできるが、個々に、または組み合わせても実現できる次のような特徴を有する。

中央部分は、遠位端から延びる管部分を有する（これは、これが完全な管形状であるという可能性を含む）。

中央部分は、雌ねじ２６または他の構造体を備える。管部分が近位端まで延びていれば、雌ねじも近位端まで延びてもよく、かつ固定後は、第２の物体へさらなる物体を取り付けるための機能を果たし得る。

内側部分のカップリング構造体は、回転対称性ではなく、物質の流れを導き得る軸方向チャネル２４を備える。

実施形態において、このような軸方向チャネル２４は、物質分配チャネルとして機能するように、ポジティブフィット連結を引き起こさせる周方向溝５より深い。

外側部分２２は、円対称性ではないが、遠位が縁または先端で終わる複数の軸方向外部突起を備える。

図４ａの実施形態は、第２の物体が近位本体（または、ヘッド部分）２９を形成し、遠位突起がそこから延びる実施形態の一実施例である。図示されている実施形態における遠位突起は、脚状の拡張部２８（外部突起）および第１の部分２１の遠位部（内部突起）によって形成されているが、周状に延びる、例えばスカート状の外部突起を有する構造も可能である。

先に述べた実施形態において、第２の物体は、第２の物体に固定軸に沿って延びる固定部分を設けることによって深さ効果の高い方式で固定され、かつ実施形態によっては、第１の物体内のボアを用いて固定される。これらの実施形態は、第１の物体の液化した物質が流れ込み得る複数の構造エレメント（例えば、溝５）を有してもよく、これらの構造エレメントは、シャフトおよび／または管またはこれらに類似するものに沿って配置されること等によって軸方向に互いから離隔される。

図４ｂの変形例では、金属製の内側部分２１がプラスチック製の外側部分２２と予め組み立てられている。この事前組立てに安定性を加えるために、内側部分２１の構造体４は、近位が近位本体２９の領域内へ延びて外側部分２２の物質内へキャスティングされる。

第２の物体２を第１の物体１へ結合するプロセスの後、近位本体２９の有効高さｈは、熱可塑性物質のフロー部分が内側および外側部分間の間隙２３を満たしていること（逆流）に起因して、その当初の物理的軸方向拡張部より高い（図４ｃ）。内側部分２１の中央開口内にも、このような中央開口が図示されているように遠位側へ開いていれば、ある程度の逆流が生じる。このような逆流が防止されるべきものであれば、開口は遠位で、例えば先端形状の終端エレメントによって閉鎖されてもよい。

図４ｃに示されているようなプロセス後の状況は、先行技術による取付けフランジが外側部分２２に変わっている状態で、外側部分２１がさらなる物体のための取付けピースとしてどのように機能するかをうまく示していて、外側部分は、軽量で低コストの材料製であることが可能であり、かつそれでも、特に内側部分２１（ねじ山２６）へ締め付けられる物体上の角運動量に対して、連結にかなりの機械的安定性を追加することができる。

必要であれば、外側部分に、他のポジティブフィット連結を引き起こすべく、熱可塑性物質のフロー部分によって埋め込まれる内部構造体（溝またはこれに類似するもの）が装備される場合、軸方向力に対する追加的な安定性が提供されてもよい。

図４ｂおよび図４ｃに描かれている構造では、内側部分２１の遠位端および外側部分２２の突起２８の遠位端がほぼ同じ軸方向深さまで延びるように描かれている（底線が同じ高さで示されている）。但し、これは、要件ではない。どちらかといえば、内側部分２１により形成される内部突起の軸方向拡張部および１つまたは複数の外部突起の軸方向拡張部は、概して、要件に依存して互いに独立して選ばれてもよい。例えば、内側部分２１は、外側部分の突起２８より先まで延びても、それより短く延びてもよい。

特殊な実施形態では、これは、組み立てられた状態における近位表面により画定される平面に到達しないように延びることもあり（図４ｃでは、平面が矢印ｈの底に到達している）、よってこれは、第１の物体には押し込まれず、押し付ける力に起因して近位へと流れている流動性の熱可塑性物質内に埋め込まれるだけである（フロー部分の逆流）。

図４ｄは、第１の（内側）部分２２１が第２の物体の遠位端に到達しない変形例をさらに示す。むしろ、プラスチック材料製の第２の部分２２２は、少なくとも１つの遠位突起２８および少なくとも１つの内部（中央）遠位突起２７の双方を備える。先の実施形態の場合と同様に、第２の物体は、軸１０を中心とする回転に対して円対称性であっても、離散的な遠位突起（図４ａに示されているようなもの等）を有してもよい。

これに対して、図５ａおよび図５ｂの実施形態は、第１の物体が平坦である場合でも、第２の物体を第１の物体へ固定することに適する。この目的に沿って、第２の物体は、液化した物質が流れ込む複数の構造エレメントを備え、これらの構造エレメントは、互いから横方向へ離隔され、即ち、固定の間に第１の物体の表面平面に対して平行である平面に沿って広がる。構造エレメントのうちの少なくともいくつかは、アンダーカットを画定する。

より具体的には、図５ａおよび図５ｂの実施形態において、第２の物体は、アンダーカットが生成されるように中心角が１８０゜を超える弓形の断面形状を有する複数の陥凹部３５を備える。陥凹部３５は、描画平面に対して垂直な平面に沿って溝として延びても、他の形状および構造で存在してもよい。

図５ｂに示されているように、ツールを押しかつツールに振動を結合するステップにより、第１および第２の物体間の界面で表面的に液状化が起こり、その後、液化した熱可塑性物質が陥凹部に流れ込み、これにより、再凝固の後、アンダーカットに起因して第２の物体が第１の物体へ締め付けられる。

本発明のこの実施形態および他の実施形態の、任意選択によるさらに他の特徴を図５ｂに略示する。第２の物体が第１の物体へ押し付けられると、必然的に第１の物体上で対向力が作用する。多くの実施形態において、この対向力は、作業台または床または専用のサポート等、第２の物体が置かれる非振動性サポートによって揮われる。このような非振動性サポートは、多くの場合、第２の物体の直下に存在する第１の物体の部分（より一般的には、第１および第２の物体間の界面から遠位へ延びる第１の物体の部分）が支持されるように配置される。しかしながら、必ずしもそうでなくてもよい。図５ｂにおける支持構造体４１は、第２の物体の直下に第１の物体を支えるものがなく、即ち、第１の物体の遠位側が露出される類のものである。これは、第１の物体の遠位表面が、明確に画定された形状または結合プロセスによって影響されてはならない他の特性を有する状況において効果的であり得る。

第２の物体との界面から遠位の第１の物体の遠位表面を露出させる特徴は、図５ｂを参照して説明される他の特徴とは独立したものであり、即ち、これは、他の実施形態においても実装されることがあり、かつ図５ａおよび図５ｂの実施形態は、遠位表面が支持される配置においても実行されてもよい。

平面結合の例である図５ａおよび図５ｂの実施形態において、混合ゾーンの深さｄ_ｉは、第２の物体が第１の物体内へ浸透する浸透深さｄ_ｐより大きい。これは、これらの実施形態が、なかでも、第２の物体をやや平坦な第１の物体へ、または他の深さ効果の高い固定が不可能な物体へ結合することに特に適する、という事実をうまく説明している。とはいえ、これらの実施形態もやはり、接着剤結合のこれまでに論じた欠点を特徴とするものではない。

平面結合の実施形態における結合／混合ゾーンの少なくとも一方の側方サイズおよび多くの場合双方の側方サイズによる幅ｗは、浸透深さより略大きく、これは、平面結合のさらなる特性である可能性がある。

図６ａ−図６ｄに関連して、組合せ式の結合プロセスについてさらに説明する。第２の物体２は、図１ａ−図２を参照して述べたものに類似する、複数の突起および突起間の陥凹部を備える固定部分を伴う形状を有することが想定されている。第２の物体は、第１の物体の液化温度より略高い液化温度を有する熱可塑性物質を含む。例えば、第２の物体は、ＰＥＥＫで製造されてもよく、一方で第１の物体は、ＰＢＴまたはポリカーボネートで製造される。

第１の物体は、内部に第２の物体が固定される貫通ボア２０を備える。
この目的に沿って、図６ｂに示されている第１の段階において、第２の物体は、第１の物体の熱可塑性物質の液状化が起こるまで、第１の物体へ機械的振動が結合される間に第１の物体へ押し付けられ、よって、第２の物体は、遠位方向へと前進され、同時に第１の物体の熱可塑性物質による第２のエレメントの陥凹部５内への流れ１１が生じる。

この実施形態において第１の物体が当てて置かれるサポート４２は、第１の物体がサポートに当接すると空洞４４を形成する金型部分を備える。第２の物体は、何らかのプロセス段階において、ヘッド部分６の遠位に面する停止面が第１の物体に当接する前に、固定部分の遠位端がサポート４２に当接するように、余長を備えている。この後、押し付ける力および機械的振動がさらに加えられ、かつおそらくは、第２の物体２の熱可塑性物質も流動性となって（図６ｃにおける流れ５１）空洞を満たすまで強められる。その結果、第２の物体は、ヘッド部分６およびフット部分５２による追加的なリベット効果（図６ｄ）によって、第１の物体へ結合される。

第１の物体の熱可塑性物質が第２の物体の構造内に流れ込んでいるという事実は、固定に寄与することに加えて、密閉効果も生じさせる。

図６ａ−図６ｄの実施形態および他の実施形態において、第１および第２の物体の双方は、本質的に同質であることが想定されているが、必ずしもそうでなくてもよい。どちらかといえば、第１および／または第２の物体は、異なる材料製の部分を備える混成物であってもよい。例示を目的として、図７ａは、例えば図６ａ−図６ｄを参照して説明したようなプロセスにおいて第１の物体へ結合されるべき第２の物体２が、金属部分６１と、例えばＰＥＥＫ製である遠位のプラスチック部分６２とを備える実施形態を描いている。

図７ｂに示されている変形例において、遠位のプラスチック部分６２は、金属部分６１へポジティブフィットのような方式で連結されるシースエレメントである。図７ｃは、プロセス後の状況を示していて、先に説明したように、プラスチック部分６２の変形部がフット部分５２を形成している。

結合プロセスと追加的なリベット効果とを組み合わせた実施形態は、特に、第１の物体へさらなる物体を結合するためにも適し、第２の物体により構成されるリベット状コネクタが、他の実施形態を参照して後にさらに詳しく説明するように、第１の物体とさらなる物体とを互いに固定する。

図７ｄは、さらに、金属製部分６１およびプラスチック部分６２を備える混合型の第２の物体２が、これまでに例えば図１ａ−図１ｄまたは図２を参照して説明した類のプロセスにおけるコネクタとしても適し得ることを示す。

図８は、第２の物体２のさらなる実施形態を示す。図３ａおよび図３ｂの二部構成による実施形態と同様に、これは、内側部分２１と、外側部分２２とを備え、第１の物体の熱可塑性物質は、これらの間を流れ得る。より具体的には、内側部分２１は、シャフト状であって、軸方向に対してアンダーカットを形成する外部構造体４、５を有する。追加で、または代わりに、外側部分２２は、アンダーカットを形成する図示されている溝７１等の内側に面する構造体を有する。

図示されている実施形態において、第２の物体は、内側および外側部分２１、２２を形成する一体式である。４ａ、４ｂ、４、８、他のような実施形態における間隙２３は、遠位側に開いて中央突起２１を取り囲む開口と見なされてもよい。

単に１つのピン状シャフトを有する実施形態に比較して、内側および外側部分間の相互作用に起因して内側部分と外側部分とを有する実施形態は、特に、第１の物体の熱可塑性物質が比較的柔らかい、または薄い、または脆弱である場合に、追加的な固定安定性をもたらす。

図９の実施形態において、第２の物体２は、例えば中実である金属材料製の本体７３と、発泡金属または金属メッシュ等の開放多孔質材料製の相互浸透ピース７４とを備える。相互浸透ピースは、中実の金属材料へ締め付けられる。本体７３は、近位に面するカップリングイン面の少なくとも一部を形成し、かつ相互浸透ピース７４は、第１の物体と接触することになる表面部分の少なくとも一部を形成する。機械的振動および押し付ける力の効果によって、熱可塑性物質は、相互浸透ピース内へ浸透し、よって相互浸透ピースは、その開放多孔質構造に起因してアンダーカットを形成し、カップリング構造体を形成する。

図１０の実施形態は、内側に面するカップリング構造体を有する実施形態の一実施例である。より具体的には、第２の物体２は、熱可塑性物質が内部へ浸透するアンダーカット陥凹部３５を有する。外側遠位の先端または縁３は、エネルギーダイレクタとして機能する。遠位の縁３の外向きの曲がりによって、第２の物体の外面７５は、軸方向に対するアンダーカットを有するカップリング構造体も形成する。図１０の実施形態は、浸透深さを超える混合ゾーンの深さが、やや平坦な連結ではなく点連結のためのエレメントに適用される、図５ａおよび図５ｂを参照して述べた原理の一実施例である。

図１１は、浸透深さを超える混合ゾーンの深さを用いるやや平坦な連結の代替実施形態を示す。この実施形態は、例えば、第２の物体２が直接付着されない表面部分（遠位の表面部分および／または第２の物体の周りの近位に面する表面部分）は、ある程度の品質を保持する必要があるという理由で、連結の影響が最小限に抑えられる、第１の物体とのやや平坦な連結用に最適化される実施形態の一実施例である。結合原理は、図５ａ／図５ｂの場合のように、アンダーカット陥凹部３５を基礎とする。図１１の実施形態では、次のような手段が実装される。

第２の物体２は、エネルギーダイレクタとして機能しかつ突出構造体の周りに液化を迅速に発現させる遠位の縁または先端３を有する突出構造体３６を備える。

突出構造体の容積Ｖ_１は、熱可塑性物質が流れ込み得る陥凹部の容積Ｖ_２以下である（図１２参照）。この場合の容積Ｖ_１、Ｖ_２間の分離深さ（図１２における点線）は、第２の物体が第１の物体に挿入される深さに相当するように画定され、即ち、点線は、第１の物体の近位に面する表面により画定されるレベルに一致する。この手段により、突出部分により変位される熱可塑性物質の全ての部分について、直近に流れ込む空間が存在することが保証される。したがって、本方法は、最小限の物質変位で、つまり、最小限の熱の流れで正しく機能する。

陥凹部および突起は、互いにすぐ隣に配置される。即ち、突起３６と陥凹部３５との間に距離ｅ（図１３）は存在せず、または、このような距離は、最小限である。この手段でもやはり、物質の流れ、ひいては熱の流れは、最小限に抑えられる。

図１１の実施形態において、図示されている構造体は、円柱状に、描画平面に対して垂直に延びてもよい。あるいは、陥凹部または突起は、円形であっても、双方の側方サイズが限定された他の形状を有してもよく、かつ表面を覆うパターンで配列されてもよい。例えば、第２の物体は、各々がリッジ形の突起で囲まれるドーム形（特に、球形ドーム形）陥凹部の規則的配列を有してもよい。あるいは、山状の突起が、溝状の陥凹部を間にしてパターンを形成する可能性もある。また、分割された配列および他の配列も可能である。

図１１は、混合ゾーンの深さが浸透深さより大きいことにより、第２の物体との結合領域では、物体の実際の物理的厚さｄに比較して有効厚さｄ_ｅｆｆが拡大されることも示している。

図１１の実施形態では、突起が先端または縁形であることに起因して、固定のために比較的大きい深さが必要とされる。代替構造では、図１４に描かれているような丸みのある突起３６を用いることにより、縁または先端によるエネルギー指向効果と、より小さい深さ要件とを折衷させることができる。

また、図１５に示されているようなより鋭い形状を含む他の断面形状も、実現可能であり得る。このような形状は、選択される製造方法に依存して、切削またはミリング等の方法で製造する方が容易であり得る。より一般的には、第１の物体の製造は、物質除去方法ならびに鋳造方法、または、先に述べたように、開放多孔質構造の使用を含んでもよい。

例えば、図１１に示されている類の第２の物体２とは対照的に、エネルギーインパクトおよび要求圧力は、図５ａまたは概して平坦な遠位端面８１を示す図１６にも示されているような第２の物体の方が高い。この種の物体は、特に、超薄の第１の物体（オルガノシート材料等）における固定に適合する。結合は、浸透深さ当たりの最大強度に合わせて最適化されるが、概して、第１の物体の結合プロセスによる影響は、図１１の実施形態および他の実施形態の場合より大きい。

これまでに述べた実施形態において、軸方向（中心部から周辺部へ）に対するアンダーカットを備え、よってポジティブフィット連結を可能にするカップリング構造体は、第２の物体の事前製造特性である。以下、この形式のロック構造がプロセスの間に変形により形成される実施形態について説明する。

図１７ａは、この原理の基本的な実施形態を描いている。第２の物体２は、主要部分９０と、主要部分９０から遠位に延びる複数の変形可能な脚とを備える。第２の物体の材料は、脚の塑性変形および／または脚の弾性変形が可能な類のものであってもよい。実施形態において、第２の物体は、金属製であり、脚は、シート部分であって、その厚さは、結合プロセスの間に適用される条件下で変形を可能にできるほど薄い。あるいは、第２の物体は、適切に選ばれた強化材を含有するポリマーベース材料製であっても、他の適切な任意の材料または凝集物製であってもよい。

図１７ｂは、第１の物体１内に固定された第２の物体２を描いている。脚９１は、機械エネルギーおよび押し付ける力の影響下で挿入されると、変形して外向きに広がり、これにより、再凝固にカップリング構造体が産出される。

図１８は、図３ａ／ｂの実施形態および図１７ａ／ｂの実施形態の原理を組み合わせた実施形態を示す。変形可能部分９１（変形可能な脚、または他の変形可能な構造体）を有する外側部分２２を備えることに加えて、第２の物体は、図示されている実施形態では変形可能でない内側部分も備える。

また、図１８は、図１８の構造とは独立して適用可能な２つのさらなる原理も示している。

第１に、実施形態における方法は、さらに、第２の物体が第１の物体へ結合される間に、保持デバイス９３を、第２の物体の近傍における第１の物体の近位面に押し付けることを含む（図１８において、保持デバイスは、左側のみに示されているが、第２の物体を完全に包囲していてもよい）。これにより、第２の物体を第１の物体に押し込むことによって引き起こされる膨出またはこれに類似するもの（図１ｂ／図１ｃ参照）が回避される。

第２に、図５、図１０、図１１、他の実施形態と同様に、本プロセスは、第２の物体の内部空間、この場合は内側部分と外側部分との間の空間への物質の逆流を引き起こすようにして実行されてもよい。これにより、プロセス中に流れた熱可塑性物質の最近位部分は、当初の近位端面に近接している。この逆流は、先に述べたように、有効固定深さを拡大させる。実施形態において、記述している類の保持デバイス９０は、第２の物体の周りの圧力が保たれ、かつ逆流が、第２の物体の周りではなく内部空間／空洞内で生じるようにされることにおいて、プロセスを支援し得る。図中に示されている量Δｈは、物質が第２の物体の周りの近位端面より内部へ流れ込んだ差分を示し、かつこの量Δｈは、拡大された有効固定深さにも相当し得る。

図１９は、第１および第２の物体のアッセンブリがソノトロード７によって押し付けられるサポート４２が、第２の物体２の変形可能部分の変形を支援する成形特徴を有する実施形態の一実施例を示す。より具体的には、図１９に示されている実施形態において、サポート４２は、第１の物体１の対応する陥凹部と共働する成形突起を有する。成形突起は、液化可能でなく、かつプロセス中に軟化しない材料製である。また、おそらくは、突起４６または他の成形特徴を含むサポートは、例えば能動的に冷却されることによる冷却効果を有してもよく、よって、第１の物体の物質は、サポートとの界面において硬いままである。これにより、変形可能部分は、変形プロセスにおいて、図１９に示されているように、成形特徴から離れて突き出すように誘導される。より具体的には、変形可能部分を構成する変形可能な脚は、成形突起４６から離れて外側へ曲げられる。

図２０は、成形特徴が成形陥凹部４４を備え、よって、変形可能な脚が、図２０に示されている構造へと内側へ曲げられる代替実施形態を示す。その他、様々な代替形態が可能である。

概して、第２の物体は、第１の物体へさらなる物体が付着されるためのアンカーとして機能するという目的を有してもよく、あるいは、第２の物体自体がそういったものであってもよい（これまでの図において、第１の物体は、このような目的のための機能構造体を含まずに示されているが、このような構造体として、締付け構造体または他の機能構造体等の何れもが可能である）。

以下、第２の物体を第１の物体へ結合する結合プロセスにおいて、第１の物体へさらなる物体（「第３の物体」）が結合される実施形態について説明する。

図２１ａは、基本構造を描いている。第２の物体２第１の物体がさらなる第３の物体へ結合される実施形態におけるコネクタとして機能するは、ヘッド部分のない図１ａのコネクタに類似するものとして描かれている。あるいは、他の形状の第２の物体も可能であり、特に、ヘッド部分を有する第２の物体を含む、本明細書に記述されている深さ効果の高い固定に適する全ての物体が使用されてもよい。第３の物体１００は、第１の物体１に類似する熱可塑性本体として示されている。これは、第１の物体１の近位面に寄りかかっている。結合に際して、第２の物体２は、図２１ｂに示されているように、固定されるべき第３の物体１００および第１の物体の双方を介して、第１および第３の物体双方の内部へ駆動される。

第３の物体は、第１の物体１の熱可塑性物質へ溶接されることが可能な熱可塑性物質を含んでもよい。例えば、これは、同じポリマーマトリクスを用いる熱可塑性物質製であってもよい。第２の物体を取り巻く領域では、円１０１により示されるように、プロセスにおいて引き起こされる液化に起因して溶接が起こり得る。より一般的には、第３の物体の物質は、プロセスにおいて第１の物体へ押し込まれ、再凝固後は連結に寄与する。これは、第１および第３の物体の物質が、液体状態では混合しないことに起因して溶接され得ない場合にも当てはまる。

第３の物体の物質を介して駆動されることに加えて、またはその代替として、第２の物体（コネクタ）は、その遠位部分が第１の物体内に固定されるように、第３の物体の予め作られている開口も介して駆動されてもよい。このような予め作られている開口は、第２の物体が事実上抵抗なしに通っていける直径を有してもよく（後述する実施形態参照）、または、機械エネルギーがそこでも吸収されるように実質的抵抗を受けてもよい。

図２２は、第２の物体２の変形例を示す。この変形例は、遠位に面する凹形部分１１１に起因して生じる圧縮構造体を有することにおいて、これまでに述べた実施形態とは区別的である。この部分により、第３の物体１００の熱可塑性物質は、第１の物体１へ押し込まれ、第３および第１の物体の物質間のより顕著な混合、および適用可能であれば、溶接が産出される。

図２３は、記述している意味合いにおけるコネクタとして適切な第２の物体２のさらなる実施例を示す。特に、図２３による第２の物体２は、製造が特に容易であって、低コスト品として生産され得る。より具体的には、第２の物体は、例えば金属製であるシート部分を備える。シート部分は、戻り部１１３を有する複数の脚１１２を形成し、脚は全て、ブリッジ部分１１４から延びていてこれと一体である。第２の物体は、穿孔された金属シートから、単に、脚をブリッジ部分１１４から離して曲げ、かつ脚１１２を曲げて戻り部１１３を作ることによって製造されてもよい。

同様に、図２４ａおよび図２４ｂの実施形態は、ヘッド部分１１４（または、ブリッジ部分）を有し、ここから複数の脚が延びている。図２４ａは、中間ピースとしての打ち抜かれた金属シートを示し、かつ図２４ｂは、この中間ピースを曲げて変形させることにより達成された第２の物体２を描いている。脚には、追加的安定のためのビーズまたは溝が装備されてもよい（図２３にも当てはまる）。

この実施形態において、脚１１２は、戻り部ではなく遠位の矢部分１１５を有する。これらの組合せも、可能であると思われる。

脚に依存しない、さらなる任意選択の特徴は、組立てプロセスの間に例えばカラー１１７と共に誘導するために使用され得る中心孔１１６によって構成される。このような孔および／またはカラーについては、第２の物体へさらなる物体を締め付けることを含む他の用途も可能である。

図２５は、パンチメタル製の中空円筒１２１により形成される第２の物体を示す。金属円筒の穿孔１２２には、プロセスにおいて熱可塑性物質が染み込んでもよく、これにより、ポジティブフィット式の固定が保証される。近位加熱を最小限に抑えるために、穿孔の容積部分は、効果的には５０％近く、またはこれより高い場合もある。

図２６の第２の物体は、同じく中空円筒に形成された金属メッシュ１２５を備える。機能原理は、中空円筒のそれに類似し、メッシュは、熱可塑性物質が染み込むように機能する。

パンチメタルシートまたはメッシュは、中空円筒に形成される代わりに、記述されている類のコネクタを構成すべく他の形状にされてもよい。図２７は、オプションとしての渦巻形状を簡単に示している。

材料が安定している円筒（図２５および図２６）および渦巻形状とは別の、さらなるオプションは、例えば長さサイズに沿って延びる波形である。このような波の振幅は、シートまたはメッシュの厚さの少なくとも５１０倍であってもよい。

さらに他の変形例は、方形（断面が軸方向に対して垂直）、または曲がりまたは座屈を有する他の閉鎖または開放形状である。

図２２−図２７を参照して記述したもの、ならびに図３７を参照して後述するもののような構造体を有する第２の物体は、概して、超薄であり、よって、座屈に対して繊細である。そのため、アプリケーションによっては、近位のコネクタ構造体は、安定性を提供することが効果的であり得る。

図２８は、プロセス中に第２の物体へ追加的な機械的安定性を与えるために、第２の物体２の近位ブリッジとして機能するための、渦巻形の金属シートまたは金属メッシュによる溝１４２付きのキャップ１４１を示す。

図２２−図２８を参照して述べたもの、ならびに図３７を参照して後述するもののような薄い構造体による第２の物体は、比較的薄い第１の物体における、どちらかといえば最小限のエネルギー入力による固定にも適する。その薄さに起因して、変位される容積は、極めて少なく、よって融解ゾーンは、極めて局部的になる。これにより、全体圧力および全体的なエネルギー入力は、最小限に抑えられる。

図２２−図２８を参照して述べた類のコネクタとしての第２の物体２は、特に、本明細書に記述されているようなプロセスによって、第１および第３の物体を互いにステープル状またはピン状に締め付けることに適し得る。この場合、第１および第３の物体が中心部から周辺部への固定軸に対して互いに相対的に配置される方法は、変えられてもよく、特に、コネクタを、第１の物体を介して第３の物体へ、この反対方向ではなく、押し込むことも可能である。

図２９ａおよび図２９ｂは、コネクタを用いて第３の物体１００を第１の物体１へ連結する原理の特別な適用を示す。第２の物体は、帽子のような形状を有し、周方向の突出部分１３１が本体１３２から遠位へ延びることが想定されている。

この特別な実施例において、第３の物体１００は、第２の物体２の挿入によって圧縮される発泡体を含む（圧縮部分１０２）。場合により、第２の物体は、発泡体が熱可塑特性を有する（これは、要件ではない）場合に圧縮された物質を流れ出させる弛緩開口１３３または他の形状の特徴を備えてもよい。図２９ｂは、対応する流出部分１０３を示す。

図２９ａおよび図２９ｂは、発泡材料による第３の物体の締付けを示しているが、同様に、例えば、第２の物体の遠位構造体、またはこれらの構造体のために予め製造されたボアを装備する物体によって切り開かれることが可能な軟質材料および／またはエラストマ材料である他の材料製の第３の物体も、このアプローチによって締め付けられてもよい。

図３０の実施形態では、第３の物体１００がボア１０９を装備していて、第２の物体の遠位部分は、第１の物体と接触するに至るべく、ボア１０９を介して前進されてもよい。この場合、第３の物体１００は、熱可塑性であってもよく、かつボア１０９は、第２の物体の挿入により抵抗が生じ、かつボア１０９の周りの第３の物体の物質が変位されるように、第２の物体より小さいサイズにされてもよい。あるいは、第３の物体は、液化可能でない材料製であってもよい。その場合、ボア１０９は、第２の物体の遠位部分がこれを通り抜けるような、または、遠位の先端または遠位の縁が第３の物体の物質を切り開くようなサイズにされる必要がある。

図示されている実施形態における第２の物体は、弾性の戻り構造体１１８を備え、これは、ボア１０９を介して第２の物体の遠位部分を押すことを可能にするが、液化および再凝固後の第１の物体１における固定を保証する。また、第２の物体は、第３の物体１００を第１の物体１に当てて固定するための近位のヘッド部分６も有する。

弾性の戻り構造体１１８を有することの代替例として、図３０のそれのような構造の第２の物体が、例えば図３１に示されているように近位のヘッド部分６を備える、図１ａのそれに類似する形状を有する可能性もある。

図３２は、例えば完全に金属製である第２の物体２が、第１の物体の貫通開口２０内に固定される実施形態を描いている。貫通開口は、遠位側へ向かって狭まり（皿穴にされ）、よって第２の物体は、開口の周りに固定されるべく相応に先細にされる。第１の物体１は、熱可塑性シートであることが想定されている。

第２の物体の結合表面は、平坦ではなく、円錐であるとしても、第２の物体と第１の物体とのこの結合は、図５ａ／図５ｂ、図１１、他に関連して教示されているものに類似するやや平坦な結合であり、相互浸透のための構造体は、尖った突出構造体３６および陥凹部３５によって形成される。

図３３は、第１の物体の貫通開口２０が先細ではなく、階段状である代替例を示し、突出構造体３６および陥凹部３５を備える締付け表面は、段の周りに固定される。

図３４に示されているさらに別の代替例によれば、第２の物体２がシート状の第１の物体１の近位表面から突き出ることが許されれば、第２の物体の近位のヘッド状拡張部６は、第２の物体を開口のリムへ連結するための構造体３５、３６を備える遠位端面を有してもよい。

図３５の変形例では、他の点では図３２のそれに類似する構造のために、任意選択である２つの特徴がさらに実現されている（これらの特徴は、互いに独立して実現されてもよいが、組み合わされれば、効果的である）。

構造エレメント３５、３６のサイズは、遠位へ向かって低減する。
第２の物体のテーパの開放角αは、貫通開口２０のテーパの開放角βより大きく、これにより、第２の物体は、より中心側の遠位位置よりも、より周縁側の近位位置において、第１の物体に深く浸透する。

これらの手段は、共に、開口周囲におけるより遠位の中心位置よりも、より近位の周縁位置において、より多くのエネルギーが吸収され、かつより多くの物質が液化される、という効果を有する。その効果は、第１の物体の遠位表面が無傷で保たれるというものである。

図３６は、図１１の実施形態の一変形例を示すが、結合を引き起こす構造エレメントは、第２の物体２の周縁に限定される。より中心側の位置では、遠位表面１５１が停止装置および突合せ面として機能し、これにより、軸方向の相対位置が精密に画定される。この場合は、突出構造体３６および陥凹部３５の相対容積に関する図１２の考察が、特に効果的であり得る。

したがって、図３６は、第１および第２の物体間の連結ゾーンが単にその相互の界面の一部を構成する実施形態の、極めて概略的な実施例を示している。界面の他の部分では、基本的にエネルギーは移動されず、よって液化は発生しない。

図３７の実施形態において、第２の物体内に固定されるための突出構造体１６１は、第２の物体の本体へ付着され、かつ軸方向に対して略平行方向へ遠位へと突き出す。突出構造体は、例えば、図２３、図２４ｂ、図２５および図２６に示されている構造体と同様に形成されてもよく、かつ特に、製造が単純かつ費用効率的であってもよい。

座屈に対して安定的であるために、金属シートまたは金属メッシュは、先に述べたように、曲がった形状（例えば、円筒を形成することによる）、または波形（描画平面に対して垂直）または他の非直線形状で広がってもよい。

ある実施例において、第２の物体２の本体は、液化可能物質製であってもよく（第１の物体の熱可塑性物質と同じ温度で、それより高い温度で、またはわずかに低い温度でも液化可能）、突出構造体１６１は、その中に鋳造される。実施形態において、構造体の有孔性は、少なくとも５０％であってもよい。

Claims (18)

1. 第１の物体へ第２の物体を結合する方法であって、
   第１の物体を提供するステップであって、第１の物体は、熱可塑性の液化可能物質を固体状態で含むステップと、
   前記第２の物体を提供するステップであって、前記第２の物体は、アンダーカットの付いた接合用構造体を有するか、またはこのようなアンダーカットの付いた接合用構造体を含むように変形されることが可能な表面部分を備え、これにより、前記第２の物体は、前記第１の物体と押し込み嵌合式に連結することができるステップと、
   第２の物体の振動印加部と物理接触しているツールによって、該ツールを機械的に振動させながら、第２の物体を第１の物体に押し付けるステップと、
   前記ツールによって第２の物体を第１の物体に押し付ける前記ステップを、第１の物体の熱可塑性物質のフロー部分が液化されて第２の物体の前記接合用構造体に流れ込むまで続けるステップと、
   前記第１の物体の前記熱可塑性物質を再凝固させて、前記第１および第２の物体間に、前記液化されかつ再凝固されたフロー部分が前記接合用構造体に染み込むことにより押し込み嵌合連結を産出するステップと、を含み、
   前記接合用構造体は、横方向に互いに離隔された、遠位側に開口する複数の開口を備え、該複数の開口は軸方向に関してアンダーカットを画定し、
   前記フロー部分の流れは前記アンダーカットを画定する前記開口への逆流を含み、
   前記複数の開口の遠位部分が前記方法を実行する間に前記第１の物体に埋め込められる、方法。
2. 前記第２の物体の前記振動印加部は、近位側に面する振動印加面または前記第２の物体を振動発生装置へ締め付けるための構造体を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の物体の前記接合用構造体は、液化可能でない物質、または前記フロー部分の液化温度より略高い温度で液化可能な物質製である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２の物体は、変形可能部分を有し、前記方法は、前記ツールを機械的に振動させながら前記ツールによって第２の物体を第１の物体に押し付ける前記ステップによって、前記変形可能部分を変形させることを含み、一方で、前記変形可能部分は、前記第１の物体の液化した物質によって少なくとも部分的に取り囲まれる、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記変形可能部分を変形させることは、前記変形可能部分を軸方向から離れて曲げさせることを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ツールによって第２の物体を第１の物体に押し付ける前記ステップの間に、前記第１の物体をサポートに当てて置くことをさらに含み、前記サポートは、前記変形を支援する成形構造体を有する、請求項４または５に記載の方法。
7. さらに、第３の物体を前記第２の物体によって前記第１の物体へ固定させる、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第２の物体は、前記フロー部分の少なくとも一部を受け入れることができる、横方向に互いに離隔された前記複数の開口を有する遠位端面を備え、前記開口は空洞であり、かつ前記第２の物体を前記第１の物体に押し付けることは、前記遠位端面を前記第１の物体の近位面に押し付けることを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第２の物体は、前記空洞間に突起を備え、前記突起は、前記ツールによって第２の物体を第１の物体に押し付ける前記ステップの後に、前記第１の物体の前記近位面の遠位に突き出し、かつ前記空洞は、前記近位面から内側へ広がり、前記突起の容積は、前記空洞の容積以下である、請求項８に記載の方法。
10. 前記ツールによって第２の物体を第１の物体に押し付ける前記ステップにより、前記第２の物体は、前記第１の物体に対して軸方向に浸透深さだけ移動して前記第１の物体内に浸透し、前記浸透深さは、前記第２の物体の横幅より小さい、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記第２の物体が前記ツールから押し付けおよび機械的振動を受ける間に、保持デバイスを、前記第２の物体の近傍における前記第１の物体の近位面に押し付けることを含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 横方向に互いに離隔された前記複数の開口のそれぞれが、前記複数の開口のうちの他のいずれの開口からも、横方向に離隔された、遠位側に開口する開口である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記第２の物体は、脚、穿孔のうちの少なくとも１つを備える金属シートのシート部分を備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記第２の物体は、金属メッシュを備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記第２の物体は、本体および前記第１の物体内に固定される突出構造体を備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 熱可塑性の液化可能物質を固体状態で含む第１の物体へ固定されるための連結エレメントであって、
    前記連結エレメントは、アンダーカットの付いた接合用構造体を有するか、またはこのようなアンダーカットの付いた接合用構造体を含むように変形されることが可能な表面部分を備え、これにより、前記連結エレメントは、前記第１の物体と押し込み嵌合式に連結することができ、
    かつ、前記連結エレメントは、さらに、ツールによって接触されるための振動印加部を有し、
    前記連結エレメントは、前記ツールを機械的に振動させる間に前記第１の物体へ、前記連結エレメントの前記接合用構造体と物理接触している前記ツールにより、前記第１の物体の前記熱可塑性物質のフロー部分が液化されて前記接合用構造体に流れ込むまで押し付けられるために装備され、前記熱可塑性物質の再凝固後は、前記液化されかつ再凝固されたフロー部分が前記接合用構造体に染み込むことにより、前記第１の物体と前記連結エレメントとの間に押し込み嵌合連結が産出され、
    前記接合用構造体は横方向に互いに離隔された、遠位側に開口する複数の開口を備え、該複数の開口は軸方向に関してアンダーカットを画定し、前記フロー部分の流れは前記アンダーカットを画定する前記開口への逆流を含み、前記複数の開口の遠位部分が前記方法を実行する間に前記第１の物体に埋め込められるように構成される、連結エレメント。
17. 軸方向に広がる穴開けされたシートまたはメッシュ部分を備える、請求項１６に記載の連結エレメント。
18. 前記シートまたはメッシュ部分は、前記軸に対して垂直な部分において、少なくとも１つの軸方向位置において、ビードによって曲げられ、または座屈され、またはこれを提供される、請求項１７に記載の連結エレメント。

Images