KR20190006165A - 제1 대상물에 대한 제2 대상물의 고정 - Google Patents

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KR20190006165A
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KR
South Korea
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connector
distal
pressing force
building layer
layer
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KR1020187030929A
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요르그 메이어
마리오 레흐만
요아킴 비스트
패트리시아 포스츠너
패트릭 모저
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멀티머티리얼-웰딩 아게
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Abstract

본 발명의 양태에 따라, 커넥터(3)를 제 1 대상물에 고정하는 방법이 제공되며, 상기 제 1 대상물은 제 1 외측 건물 층(1.1) 및 인터라이닝 층(1.3)을 갖는 경량 건물 부재이고, 상기 제 1 외측 건물 층은 상기 인터라이닝 층보다 더 얇고 더 조밀하고(그리고 일반적으로 상기 인터라이닝 층의 -평균-경도가 규정되는 한 또한 더 단단함), 상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하며, 상기 방법은 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션과 접촉시키는 단계; 제 1 가압력을 제 1 외측 건물 층에 인가함으로써 상기 인터라이닝 층에 대해 상기 부착 로케이션에서 제 1 외측 건물 층의 일 부분을 변위시키고 상기 제 1 외측 건물 층이 상기 부착 로케이션 또는 상기 부착 로케이션의 근처에서 관통되도록 하는(특히 제 1 가압력의 인가의 결과로서) 단계; 제 2 가압력을 상기 커넥터에 인가하고 상기 커넥터로 에너지를 전달하여, 상기 열가소성 물질의 유동 부분이 액화되어 상기 인터라이닝 층의 구조물에 침투하도록 유동될 때까지 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 상기 커넥터를 이동시키는 단계; 및 상기 에너지 전달을 중단하고 상기 유동 부분을 재-고형화시키는 단계를 포함한다.

Description

제1 대상물에 대한 제2 대상물의 고정
본 발명은 기계 공학 및 제조, 구체적으로, 기계적 제조, 예를 들면, 자동차 공학, 항공기 제조, 조선, 기계 제조, 완구 제조 등의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제 1 대상물 내에 커넥터를 -기계적으로- 고정하는 방법에 관한 것이다.
자동차, 항공, 및 다른 산업에서, 강철 전용 구조물로부터 벗어나 경량의 물질을 사용하는 경향이 있었다.
새로운 건물 물질의 일 예는 예를 들면 유리 섬유 복합재 또는 탄소 섬유 복합재와 같은 섬유 복합재, 판금 또는 업계에 따라 섬유 보드의 비교적 얇은 두 개의 외측 건물 층, 및 상기 건물 층들 사이에 배열된 중간 층(인터라이닝(interlining)), 예를 들면, 판지 벌집형 구조 또는 다른 물질, 또는 경량의 금속 발포체 또는 중합체 포옴 또는 세라믹 포옴 등, 또는 이산 거리 홀더의 구조물을 포함하는 경량 건물 부재이다. 이러한 종류의 경량 건물 부재는 "샌드위치 보드(sandwich boards)"로 지칭되고 때때로 "중공형 코어 보드(HCB)"라고 불릴 수 있다. 이러한 종류의 경량 건물 부재는 기계적으로 안정적이며 쾌적하게 보이고 비교적 낮은 중량을 가질 수 있다.
새로운 물질은 새로운 물질들의 부재들을 본딩하는데 있어서, 특히 평평한 대상물을 다른 대상물에 본딩하는데 있어서 새로운 도전을 유발한다. 이에 대한 일 예는 자동차, 항공, 조선, 및 다른 산업에서 평평한 샌드위치 보드 구성으로의 보강물("스트링거" 등)의 본딩 및 샌드위치 보드에서 힌지, 스크류, 볼트, 등을 위한 고정 지점을 제공하는 것이다.
또한, 최첨단 기술에 따르면, 샌드위치 보드 구성에서의 보강물은 샌드위치 보드의 제조 동안 제공되어야 하고 또한 연결 부재는 제조 동안 부가되어야 한다. 연결 부재가 후속적으로 부가되면, 샌드위치 코어는 커넥터를 체결한 후에 거품으로 채워져야 하는데, 이는 비용이 많이 들고 시간 소모적이다.
이러한 도전을 충족하고 가능한 단점을 제거하기 위하여, 자동차, 항공, 및 다른 산업은 접착제 본드를 많이 사용하기 시작했다. 접착제 본드는 가볍고 강할 수 있지만 신뢰성을 장기적으로 제어할 가능성이 없다는 단점이 있는데, 이는 예를 들면 취화 접착제에 의한 변질 접착 본드가 이 본드를 완전히 제거하지 않고는 검출하기가 거의 불가능하기 때문이다. 또한, 접착제 본드는 물질 비용 및 느린 경화 공정에 의해, 특히 서로 연결될 표면들이 일정한 거칠기가 있는 경우, 제조 공정에서 유발된 지연 둘다 때문에 제조 비용에서의 상승을 초래할 수 있으며 결과적으로 신속하게 경화하는 얇은 층의 접착제가 사용될 수 없다. 또한, 접착제 본드가 표면에서만 효과적이기 때문에, 접착제 본드는 표면에서의 물질 강도보다 더 강할 수 없다.
샌드위치 보드에서, 이는 건물 층들 중 하나 또는 건물 층의 최외 서브-층의 물질 강도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 제 1 대상물에 커넥터를 기계적으로 고정하는 방법을 제공하는 것이고 이 방법은 종래 기술의 방법의 단점을 극복한다. 특히, 본 발명의 목적은 커넥터를 경량 건물 부재에 기계적으로 고정하는 방법을 제공하는 것이고, 이 방법은 비용이 적게 들고 효율적이고 빠른 잠재성을 갖는다.
본 발명의 하나의 양태에 따라, 제 1 대상물에 커넥터를 고정하는 방법이 제공되며, 이 방법에서, 제 1 대상물은 제 1 외측 건물 층(또한 본문에서 제 1 건물 층이라고도 칭함) 및 인터라이닝 층(interlining layer)을 갖는 경량 건물 부재이며, 상기 제 1 외측 건물 층은 인터라이닝 층보다 더 얇고 더 조밀하며(그리고 일반적으로 또한 인터라이닝 층의 평균 경도가 정의되는 한 더 단단하며), 상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하며, 상기 방법은
- 상기 커넥터의 원위 대면 커플링 표면 부분을 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션와 접촉하게 하는 단계;
- 상기 제 1 외측 건물 층에 제 1 가압력을 인가하여 부착 로케이션 또는 상기 부착 로케이션 근처에서 제 1 외측 건물 층이 관통되게(특히, 제 1 가압력의 인가의 결과로서) 함으로써 상기 제 1 외측 건물 층의 일 부분을 상기 부착 로케이션에서 상기 인터라이닝 층에 대해 변위시키는 단계;
- 상기 커넥터에 제 2 가압력을 인가하고 상기 커넥터에 에너지를 전달함으로써 상기 열가소성 물질의 유동 부분이 액화 및 유동하여 상기 인터라이닝 층의 구조를 관입할 때까지 상기 커넥터를 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 이동시키는 단계;
- 에너지 전달을 중단하고 유동 부분을 재-고형화하는 단계를 포함한다.
특히, 제 1 건물 층이 부착 로케이션 둘레에 평면을 규정하는 경우, 상기 방법은 상기 제 1 건물 층을 상기 부착 로케이션에서 원위 방향을 향하여 상기 평면에 대해 변위시키는 단계를 포함할 수 있다.
변위시키는 단계에서, 제 1 외측 건물 층의 변위된 부분은 제 1 외측 건물 층으로부터 분리될 수 있다, 즉 상기 공정에서 제 1 외측 건물 층은 단순히 변형되는 것과는 대조적으로 변형된다. 실시예에서, 그러나, 변위된 부분은 연속적으로 유지될 수 있다, 즉 제 1 건물 층으로부터 분리되고 전체적으로 변위될 수 있다. 이는 변위된 부분이 또한 제 1 외측 건물 층으로부터 분리되고 변위되는 것에 부가하여 변형되는 가능성을 배제하지 않는다.
특히, 변위시키는 단계는 상기 변위된 부분이 제 1 외측 건물 층으로부터 펀칭되거나 파단되는 단계를 포함할 수 있다.
이를 위해, 상기 커넥터는 원위 대면 펀칭 표면 부분(때때로, 본문에서 '펀칭 에지'로 칭하고, 이러한 펀칭 에지는 날카로울 수 있지만 날카롭게 될 필요는 없으며 제 1 건물 층 물질에 따라 또한 펀칭 표면 부분을 구성하는 평평한 단부가 펀칭 효과를 가질 수 있다). 이러한 펀칭 표면 부분은 중단되지 않거나 중단된 윤곽을 형성할 수 있으며 이러한 중단되지 않거나 중단된 윤곽을 따라 펀칭이 발생한다. 다수의 실시예에서, 커넥터의 기하학적 형상은 상기 커넥터가 제 1 건물 층에 접할 때, 중공 공간이 상기 윤곽 내에 형성되도록 한다, 즉 상기 커넥터는 대략 튜브 형상인 원위부를 갖는다. 여기에서, 이러한 튜브 부분은 원형 횡단면 또는 다른 횡단면을 가질 수 있고 일정한 벽 두께 또는 일정하지 않은 벽두께, 예를 들면 테이퍼진 벽 두께를 가질 수 있다.
제 1 옵션에 따라 제 1 외측 건물 층의 부분을 변위시키는 단계는 상기 커넥터의 커플링 표면 부분을 제 1 건물 층과 접촉시키는 단계 후에, 즉 상기 제 1 가압력을 상기 제 1 외측 건물 층에 대고 놓여있는 커넥터에 인가함으로써 수행될 수 있다. 이러한 제 1 옵션의 실시예에서, 상기 제 1 외측 건물 층의 부분을 변위시키기 위해 제 1 가압력 및/또는 펀칭력을 인가하는 단계 동안, 상기 커넥터는 기계적 진동 에너지와 같은 에너지가 가해질 수 있다. 실시예에서, 기계적 진동 및/또는 파워의 크기는 상기 후속하는 제 2 가압력을 인가하는 단계보다 이러한 변위시키는 단계 동안 더 높을 수 있으며; 대안적으로 상기 크기는 동일하거나 심지어 낮을 수 있다.
따라서, 다른 양태에 따라, 본 발명은 제 1 대상물에 커넥터를 고정하는 방법에 관한 것이고, 이 방법에서, 제 1 대상물은 제 1 외측 건물 층 및 인터라이닝 층을 갖는 경량 건물 부재이며, 상기 제 1 외측 건물 층은 인터라이닝 층보다 더 얇고 더 조밀하며, 상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하며, 상기 방법은
- 상기 커넥터의 원위 대면 커플링 표면 부분을 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션와 접촉하게 하는 단계;
- 상기 제 1 외측 건물 층이 상기 부착 로케이션 또는 상기 부착 로케이션 근처에서 상기 커넥터에 의해 관통될 때까지 제 1 가압력 및 기계 진동 에너지를 상기 커넥터에 동시에 커플링하는 단계;
- 상기 커넥터에 제 2 가압력을 인가하고 상기 커넥터에 에너지를 전달함으로써 상기 열가소성 물질의 유동 부분이 액화 및 유동하여 상기 인터라이닝 층의 구조를 관입할 때까지 상기 커넥터를 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 이동시키는 단계;
- 에너지 전달을 중단하고 유동 부분을 재-고형화하는 단계를 포함한다.
제 2 옵션에 따라, 제 1 외측 건물 층의 부분을 변위시키는 단계는 상기 커넥터를 상기 제 1 건물 층과 접촉하는 단계 전에, 즉 별개의 가압 공구에 의해, 수행될 수 있다. 이러한 가압 공구는 얕은 함몰부를 사전 제작함으로써(부착 로케이션 둘레에서 제 1 건축 층을 접음으로써) 또는 부착 로케이션에서 제 1 건물 층의 일 부분을 펀칭함으로써 제 1 함몰부의 부분을 변위시킬 수 있다. 이 같은 가압 공구는 또한 제 1 건물 층을 접지않고 함몰부를 사전 제작함으로써 제 1 함몰부의 부분을 변위시키기 위해 이용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제 1 옵션에 따라 커넥터를 통해 제 1 건물 층이 관통될 때까지 제 1 가압력이 가해진다.
제 1 및 제 2 옵션의 조합은 용이하게 가능하며, 즉 제 1 서브-단계에서, 상기 부분은 가압 공구에 의해 변위될 수 있고 이어서 상기 커넥터가 제 1 건물 층과 접촉될 수 있고 그리고 나서 상기 부분을 추가 변위하는 제 2 서브-단계가 상기 제 1 건물 층에 대해 상기 커넥터를 가압함으로써 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 커넥터에는 원위 관통 및/또는 펀칭 구조물이 제공될 수 있다. 특히, 상기 커넥터는 중단되거나 중단되지 않거나 펀칭 윤곽, 예를 들어 원형 윤곽을 따르는 원위 펀칭 프로파일을 포함할 수 있다. 예를 들면, 커넥터는 본질적으로 튜브와 같은 원위 부분을 가질 수 있다.
실시예들에서, 커넥터의 기하학적 형상은 원위 단부를 향해 중공형, 슬리브형이거나, 몸체로부터 원위 방향으로 연장하는 슬리브형 부분(튜브 부분)을 가질 수 있다. 실시예에서 이러한 몸체는 헤드부를 형성할 수 있다.
더 일반적으로, 커넥터는 종종 원주형이거나 중단될 수 있거나 커넥터의 최외측 주변을 따라 형성되거나 대안적으로 반경방향-내측으로 오프셋될 수 있는 언급된 종류의 펀칭 에지를 가질 것이며(최외측 주변을 따라 에지가 배열되는 것은 제 1 건물 층에서 형성된 보이드를 커넥터 기하학적 형상에 적용하는 잠재적인 장점을 갖는다), 반면에 약간의 외측 테이퍼 또는 작은 외측 스텝은 제 1 건물 층에 상기 커넥터의 억지 끼워 맞춤에 기여하여 최종 조립체의 근위부 및 정면의 안정성을 증가시키는 장점을 갖는다.
상기 커넥터는 반드시 라운드형 횡단면을 가질 필요는 없다. 오히려, 커넥터는 상이한 형상, 예를 들면, 세장형, 다각형, T-형, H-형, U-형, 등을 가질 수 있다.
특별한 그룹의 실시예에서, 커넥터에는 접힘 구역의 원위 부분이 커넥터의 나머지(제 1 타입 접힘 존, 원위 접힘 존)에 대해 변형되도록 하는 접힘 존이 제공된다. 특히, 이러한 부분은 접힘 존으로부터 외측으로 구부러지게 할 수 있어서 커넥터가 더 큰 풋프린트(footprint)를 얻는다. 이러한 접힘 존은 예를 들면 실시예에 따라 슬리브형 부분 둘레로 연장하는 감소된 슬리브 두께의 존에 의해 감소된 횡단면의 존에 의해 형성될 수 있다.
다수의 실시예에서, 커넥터는 제 1 대상물에 고정될 때 제 1 대상물에 대해 상대적으로 정확하게 위치되는 것이 필요하다.
제 1 그룹의 실시예에 따라, 이를 위해, 제 1 대상물 및 커넥터는 커넥터가 제 1 대상물과 접촉될 때 이를 위해 적용된 구조물을 갖는다. 특히, 제 1 대상물에는 - 예를 들면 적어도 제 1 건물 층을 통하여 연장하는 안내 홀(위치 설정 홀)이 제공되고, 상기 커넥터는 상기 공정 동안 상기 제 1 건물 층의 부분을 변위시키는 상기 구조물(예를 들면, 펀칭 구조물)보다 더 원위 방향으로 돌출하는 이에 따라 형성된 안내부를 포함할 수 있다. 특히, 안내부는 삽입 축선 둘레의 회전에 대한 대칭 또는 비대칭인, 핀형 구조물을 포함할 수 있다.
이러한 안내 구조물은 상술된 의미에서 접힘 가능한 부분을 형성할 수 있다, 즉 안내 구조물을 운반하는 커넥터의 부분이 공정 동안 접힘되어 안내 구조물이 공정 동안 후퇴 및/또는 소모된다. 따라서, 안내 구조물의 원위 단부는 초기에 커넥터의 최 원위 부분일 수 있지만, 커넥터의 원위 단부가 제 2 건물 층의 내측 표면에 근접하게 될 때, (존재한다면) 특히 보통 상대적으로 얇은 안내 부분보다 더 큰 풋프린터를 갖는 커넥터의 다른 부분이 대부분의 에너지가 흡수되는 원위 단부, 또는 원위 단부의 부분을 형성한다.
이러한 제 1 그룹의 실시예에서, 커넥터가 정밀하게 규정된 위치를 가져야 하는 경우, 커넥터에 대한 소노트로드(sonotrode)(또는 가압력을 커넥터 내로 커플링하는 다른 부재)의 위치 설정이 임계적이 아니다. 예를 들면, 실질적으로 평평한 원위 단부를 갖는 소노트로드-또는 다른 가압 공구가 이용될 수 있다.
제 2 그룹의 실시예에 따라, 커넥터가 원위 방향으로 가압되게 하는 공구(소노트로드 또는 다른 가압 공구)는 고정 공정 동안 커넥터의 위치를 규정하기 위해 이용될 수 있다. 이어서, 상기 공구는 예를 들면 제 1 대상물을 홀딩하는 장치에 속함으로써, 제 1 대상물에 대해 정밀하게 규정된 위치를 가질 수 있다. 상기 공구는 커넥터를 안내하기 위해 커넥터 안내 구조물과 협동하는 안내 구조물을 더 가질 수 있다. 일 예에서, 소노트로드는 커넥터의 안내 만입부와 커플링하는 안내 돌기를 포함한다.
커넥터, 공구 및 커넥터가 고정되는 대상물을 갖는 구성의 다수의 실시예에서, 커플링되고 제한된 안내(안내의 과잉 결정이 없음)가 존재하지 않는 것이 보장되어야 한다, 즉 예를 들어 공구(소노트로드)와 대상물 둘다가 결정된 위치를 갖는 경우, 공구 및 대상물 중 단지 하나가 커넥터의 측면 위치를 규정할 수 있고 공구 및 대상물 둘다가 커넥터의 측면 위치를 규정할 수 없다. 그렇지 않으면, 제어되지 않은 용융이 발생할 수 있다. 에너지가 기계적 진동 에너지인 경우, 이는 진동 때문에, 특히 임의의 양의 안내 없이 달성하기가 용이하고, 측방향 마찰력이 매우 작아서 커플링 해제가 용이하게 달성 가능하다. 이에 따라, 실시예에서, 커넥터의 안내는 공구, 대상물, 또는 외부 안내 중 하나에 의해 달성되어야 한다.
상기 커넥터는 열가소성 물질을 포함한다. 실시예에서, 커넥터는 열가소성 물질로 이루어진다.
다른 실시예에서, 열가소성 물질에 부가하여 커넥터는 비액화 가능 물질의 몸체를 포함한다.
비액화 몸체가 아닌 실시예에서, 비액화 가능 물질의 몸체는 많은 수의 입자의 단순화 필러와 상이하지만 규정된 위치 및 배향을 갖고 예를 들어 커넥터 용적의 적어도 10%의 상당한 크기의 및/또는 임의의 치수에서 적어도 0.1 mm의 특성 치수를 갖는 거시적인 몸체이다. 특히, 몸체는 금속 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 특히, 몸체는 규정된 형상을 가져서 커넥터에 강성을 부가할 수 있다. 상기 몸체에 의해, 상기 커넥터는 적어도 두개의 공간적으로 분리된 영역, 즉 바디 영역 및 열가소성 영역으로 규정된다.
비액화성 물질의 이러한 몸체는 스레드, 다른 기계적 연결, 접촉 또는 피드스루(feedthrough), 등과 같은, 추가의 기능을 위해 작용하는 구조물을 운반할 수 있다.
실시예에서, 몸체는 측면 표면 상에 적어도 하나의 록킹 피쳐(locking feature )를 구비한 표면을 가질 수 있고, 상기 록킹 피쳐는 매립하는 열가소성 물질 내에서 몸체의 상대적 위치를 안정화하기 위해 열가소성 물질의 몸체와 협동한다.
열가소성 물질외에 커넥터가 비액화 가능 물질을 포함하는 실시예에서, 열가소성 물질은 상기 인터라이닝 층과 접촉하는 적어도 표면 부분 상에 배열될 수 있다. 대안적으로, 열가소성 물질은 내부에 배열될 수 있거나 배열 가능하며, 상기 몸체는 천공부를 포함할 수 있고, 이 천공부를 통하여 열가소성 물질이 가압되어 인터라이닝 층과 접촉할 수 있다.
양 옵션에 따라, 변위시키는 단계는 상기 부분을 원위 방향을 향하여 변위시키는 단계를 포함하여 상기 부분의 원위 방향의 인터라이닝의 물질이 압축되게 한다. 인터라이닝의 이러한 압축은 부가적으로 고정하는 안전성을 초래할 수 있다.
특히, 양 옵션의 실시예에서, 제 1 건물 층은 제 1 가압력의 효과로서 펀칭될 수 있다. 변위시키는 단계에서 변위되는 부분은 이어서 펀칭되어 제 1 건물 층의 나머지 부분에 대해 원위 방향으로 변위될 수 있다.
이후 설명되는 제 1 옵션에 따라, 제 1 외측 건물 층의 부분을 변위시키는 단계는 특히 커넥터에 의해 상기 커넥터가 제 1 대상물과 접촉한 후 수행된다. 이러한 실시예에서, 제 1 대상물이 제 1 건물 층과 제 2 건물 층 사이에 끼워진 인터라이닝을 구비한 샌드위치-타입 경량 건물 부재인 경우, 상기 도전은 제 1 건물 층이 커넥터에 의해 방해되지만 제 1 건물 층과 유사하게 또는 심지어 동일하게 구조화될 수 있는 제 2 건물 층은 그대로 유지해야 하는 것이 존재할 수 있다.
그렇게 할 수 있는 제 1 가능성에 따라, 상기 공정은 거리 제어로 수행된다, 즉 커넥터가 미리-규정된 위치에 도달하자 마자 커넥터가 또한 제 2 건물 층에 구멍을 뚫는 것이 배제될 수 있도록 (제 2) 가압력이 중단된다. 제 1 가능성은 특히 인터라이닝 층이 가압력에 대한 충분한 저항을 제공하여 커넥터가 인터라이닝 물질 내로 관통할 때 및/또는 기계적 에너지보다 다른 에너지가 커넥터에 커플링될 때 충분한 에너지가 흡수되는 제 1 대상물에 대한 옵션이다.
게다가 또는 대안으로서, 제 2 가능성에 따라, 커넥터는 최종 스테이지 동안 커넥터의 원위 단부가 제 2 건물 층에 대고 가압될 때 조차 제 2 건물 층을 보호하기 위해 구비될 수 있다.
예를 들면, 실시예에서, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물은 비액화 가능 부분일 수 있다. 그 후, 커넥터가 인터라이닝 물질을 통해 진행하는 동안 열가소성 물질 부분에 대해 비액화 가능 부분이 수축되도록 커넥터가 구비될 수 있어, 제 2 건물 층에 도달할 때, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물이 원위 단부를 더 이상 구성하지 않고 및/또는 가압력은 비액화 가능 부분으로 더 이상 커플링되지 않는다. 예를 들면, 비액화 가능 부분은 열가소성 물질에 매립되는 근위 대면 에너지 지향 구조물을 포함할 수 있어, 충분한 에너지 흡수 후 에너지 지향 구조물을 둘러싸는 열가소성 물질이 소성적으로 변형가능하고 비액화 가능 부분이 열가소성 물질에 대해 근위 방향을 향하여 변위되는 것을 허용한다.
다른 예에 따라, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하는 원위 단부는 접힘 가능하다. 특히, 피어싱 및/또는 펀칭 구조를 포함하는 원위 단부는 초기에 안정화되지만 공정 동안 예를 들면 외측을 향하여 변형이 유발될 수 있는 복수의 레그를 포함할 수 있다. 이러한 접근법의 부작용은 고정의 풋프린트가 외측으로 연장하는 레그에 의해 자동적으로 강화된다는 것이다.
접을 수 있는 원위 단부에 대한 부가 또는 대안으로서, 상기 커넥터는 더 근위에 있는 영역에서, 특히 제 2 가압력을 인가하는 단계 후 제 1 외측 건물 층의 바로 원위에 있는 구역에서, 접히도록 구성되는 접힘 존을 포함할 수 있어, 접힘 존에서 변위되는 물질이 제 1 외측 건물 층(예를 들어, 제 2 타입 접힘 존; 근위 접힘 존) (의 원위) 아래 외측으로 변위될 수 있다.
일반적으로, 상기 방법은 에너지 및 제 2 가압력 및/또는, 적용된다면, 제 3 가압력의 효과에 의해 커넥터의 열가소성 물질이 유동 가능하고 제 1 건물 층의 원위 방향 영역으로 반경방향 외측으로, 특히 제 1 건물 층(제 1 건물 층과 물리적으로 접촉하는)의 바로 원위 방향으로 유동가능하게 되거나 유동되게 한다. 이에 의해, 재-고형화 후, 이러한 열가소성 물질은 커넥터가 이러한 열가소성 물질 및 제 1 건물 층에 의해 근위 방향으로 향하여 당겨지지 않게 고정되는 블라인드 리벳 효과를 유발할 수 있다.
제 2 타입 접힘 존에 부가하여 또는 이에 대한 또 다른 대안으로서, 커넥터는 커넥터의 원위 대면 표면부를 포함하는 원위부가 초기 스테이지에서 접히는 것을 방지하는 일시적 안정 장치 구조물을 포함할 수 있다. 일 예에서, 안정장치 구조물은 예를 들면 본질적으로 축선 방향에 대해 평행하게 연장하는 적어도 하나의 리브를 포함한다. 예를 들면 상대적으로 약한 벽으로 구성됨으로써, 원위 부분이 비교한 약한 경우에도, 이러한 안정 장치 구조물은 제 1 외측 건물 층의 일 부분을 변위시키는 초기 단계 동안 및 초기에 제 2 가압력에 의해 제 1 대상물로 상기 커넥터를 전진시키는 동안 커넥터의 원위 부분, 예를 들면 튜브 부분을 안정화하는 효과를 갖는다. 안정 장치 구조물은 버클링 또는 유사한 효과를 방지한다.
실시예에서, 안정 장치 구조물은 상기 커넥터가 제 1 대상물로 원위 방향을 향하여 전진하는 결과로서 외측 가압력을 유발하도록 배열될 수 있으며, 이러한 외측 가압력은 안정 장치 구조물의 결과이고 인터라이닝 층 물질을 함께 압축하는 것은 탄성 저항력을 받는다. 이러한 외측 가압력은 외측을 향하여, 예를 들면 제 1 외측 건물 층(의 원위 방향으로) 아래로 액화되고 및/또는 아직 액화되지 않은 열가소성 물질의 변위를 유발하는 효과를 갖는다. 열가소성 물질의 재고형화 후, 이러한 외측 변위는 고정 강도를 강화한다.
(안정 장치 구조물을 구비하거나 구비하지 않는) 실시예에서, 커넥터는 펀칭 변위된 부분이 커넥터 물질을 외측으로 변위시키기 위한 외측 가압력을 보조하거나 유발하도록 형성될 수 있다. 특히, 커넥터는 더 원위 방향으로 변위되는 것에 대한 저항을 만났을 때 변위된 부분이 외측의 상대적인 가압력을 발생시키도록 형성될 수 있다. 이러한 저항은 전술된 바와 같이, 압축되는 인터라이닝 층에 의해 유발될 것이다. 이에 의해 제 1 외측 건물 층의 밀도/기계적 강도에 의한 변위된 부분의 상대적인 강성 표면은 고정 공정을 보조하기 위해 이용될 수 있다.
추가 예에 따라, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하는 원위 단부는 원위 단부에 대해 충분히 액화되도록 하여 제 2 건물 층에 도달할 때 더 이상의 임의의 피어싱 및/또는 펀칭 기능성을 갖지 않는다. 이는 예를 들면 상대적으로 얇은 튜브 부분 또는 이와 유사한 것에 의해 형성되는 피어싱 및/또는 펀칭 구조물의 경우일 수 있다.
또 다른 추가 실시예에 따라, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물의 형상은 제 1 대상물 물질에 채택되어 제 2 건물 층에 도달하기 전에 제 1 대상물 물질이 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 차폐하도록 한다. 예를 들면, 피어싱 및/또는 펀칭 구조물은 제 1 건물 층의 두께 이하의 연장부를 갖는 고리형, 튜브형 원위 대면 돌기에 의해 구성될 수 있다. 이에 의해, 제 1 건물 층의 펀칭된 부분은 튜브형 돌기에 의해 둘러싸여진 공간을 채워서 원위 단부를 차폐한다.
추가 예에서, 이러한 예들의 특징은 조합될 수 있다.
실시예의 그룹에서, 커넥터는 펀칭/피어싱 단계 후 제 1 건물 층이 커넥터의 열가소성 물질을 특히, 근위 영역에 위치되고 제 1 건물 층의 바로 원위의 영역 내로 유동하도록 유발하는 부분을 유동가능하게 하는 공정에 포함되도록 형성된다.
이를 위해, 커넥터는 본질적으로 원통형이거나 약간 원추형인(본문에서 원통형은 포함하지만 회전형 실린더로 제한되지 않는 축선을 따라 병진 대칭성을 갖는 것을 의미한다) 외측 표면을 구비한 원위 부분을 가질 수 있다. 이러한 원위 부분의 축방향 연장부는 적어도 펀칭될 것이 필요한 물질(제 1 건물 층, 가능하게는 다른 강성 물질 부분 아래)의 두께에 대응한다. 또한, 커넥터는 이러한 원위 부분의 근위 방향으로 더 많은 근위 부분을 가지며, 더 많은 근위 부분은 축선을 따른 위치의 함수로서, 커넥터가 더 넓어지는 외측으로 돌출하는 특징물, 특히 스텝 또는 테이퍼를 갖는다. 이에 의해, 커넥터가 제 1 대상물 내로 추가로 가압될 때, 이러한 외측으로 돌출하는 특징물은 펀칭 라인을 따라 제 1 건물 층의 에지와 접촉한다.
특히, 이에 따라, 상기 방법은 에너지가 커넥터에 커플링되면서, 커넥터의 열가소성 물질이 에지와 커넥터 사이의 인터페이스에서 유동가능하게 되고 커넥터와 에지에 대해 유동될 때까지, 제 1 건물 층의 일 부분이 펀칭된 후 커넥터의 반경방향 외측 부분이 남아있는 제 1 건물 층의 에지에 대해 가압되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, 커넥터의 외측 표면은 균일할 필요는 없다. 대신, 예를 들면, 축방향으로 형성되는 테이퍼진 릿지를 포함할 수 있는데, 이 릿지는 예를 들면, 원통형 표면으로부터 돌출한다. 에너지가 기계적 에너지인 경우, 에너지 디렉터로서 기능할 수 있는, 이러한 릿지의 열가소성 물질의 강화된 가열은 내부, 예를 들면 원통형 부분으로 열의 전달을 유발할 수 있어 고정 공정의 최종 단계 동안 커넥터의 접힘이 유발될 수 있다.
이러한 반경방향 외측 부분의 외측 면이 규일하거나(예를 들면, 원추형) 또는 릿지와 같은 불연속 돌출부를 포함하는지 여부에 관계 없이, 이러한 반경방향 외측 부분의 테이퍼 각도 또는 스텝 크기가 제 1 건물 층의 강성에 종속될 수 있으며- 제 1 건물 층이 강성이 클수록, 충분한 열 입력을 유발하는 테이퍼 각도가 작아진다.
중요할 수 있는 양은 제 1 건물 층의 굴곡 강성이다. 이러한 양은 물질 특성 및 제 1 건물 층 자체의 두께 뿐만 아니라 인터라이닝의 압축 저항에 종속할 수 있다.
변위된 부분은 처음에 평평하고 근위-원위 방향에 대해 수직할 수 있다. 선택적으로 본질적으로 약간 평평하고 근위-원위 방향에 대해 수직하게 지향된다.
특히, 변위된 부분은 커넥터의 전체 횡단면에 대응하는 연장부를 가질 수 있다.
커넥터로 전달된 에너지는 기계적 진동 에너지일 수 있다. 이를 위해, 커넥터는 에너지가 충돌하는 단계 동안, 진동하는 대상물, 즉 소노트로드와 협동하는 근위, 근위 대면 커플링-인 페이스(coupling-in face)를 가질 수 있다.
여기에서 유동 부분의 액화는 주로 진동 커넥터와 제 1 대상물의 표면 사이의 마찰에 의해 유발되며, 상기 마찰은 커넥터 및 가능하게는 또한 제 1 대상물을 피상적으로 가열한다.
실시예의 그룹에서, 커넥터 및/또는 커넥터가 가압되는 제 1 대상물의 일 부분은 상호 인터페이스에서, 예를 들어 WO 98/42988호 또는 WO 00/79137호 또는 WO 2008/080 238호에 설명된 바와 같은 초음파 용접 또는 "우드웰딩(Woodwelding)" 공정으로부터 공지된 에너지 디렉터와 같은, 에지 또는 팁과 같은 에너지 디렉터로서 기능하는 구조물을 포함한다.
커넥터로의 기계적 진동의 커플링에 대해, 커넥터는 커플링-인 구조를 포함할 수 있다. 이러한 커플링-인 구조물은 소노트로드에 대한 안내 구조물(공구의 돌출부를 따른 안내 구멍과 같은)을 구비하거나 구비하지 않거나 커플링-인 페이스일 수 있으며, 특히 최근위 단부 페이스에 의해 구성된다. 소노트로드의 커플링-아웃 페이스(coupling-out face)가 커넥터의 커플링-인 페이스와 물리적으로 접촉하는 영역은 본문에서 "접촉 페이스"라 칭한다.
실시예의 그룹에서, 소노트로드 및 커넥터의 형상은 서로에 대해 적응되어 접촉 페이스가 원위 대면 표면 부분의 위치 및 이들의 환경에 대응하는 면내 위치(축선에 대한 방사상/원주 위치) 영역으로 제한된다. 즉, 가압력은 단지 커넥터가 원위 단부로 연장하여 가압력, 주로 커넥터 내로 커플링되는 축방향 력이 원위 단부에 대해 직선 방향으로 전달되도록 하는 위치에서 커넥터 내로 커플링된다. 특히, 커넥터가 원위 방향을 향하여 연장하는 튜브 부분을 가지는 경우, 접촉 페이스는 특히 링의 평균 반경에 대략 대응하는 평균 반경을 갖는 링으로 제한될 수 있다.
이러한 방법에 의해, 중앙의, 예를 들면 기능 부분의 변형에 대해 공정 동안 커넥터의 안전성이 강화될 수 있다.
실시예에서, 특히 인터라이닝 층이 비교적 강하고 원위 방향을 향한 변위에 대한 상당한 기계적 저항을 유발하게 되는 경우, 커넥터의 중앙 부분은 튜브 부분을 포함하는 주변 부분으로부터 커플링 해제될 수 있다. 이러한 커플링 해제는 예를 들면 주변 부분과 중앙 부분 사이의 조인트 구조에 의해 실현될 수 있다. 단지 주변 부분은 (제 2) 가압력 및 에너지 입력이 가해질 것이다. 이러한 추가 방법에 의해, 중앙 부분 내로의 에너지 입력은 최소화되고, 예를 들면 중앙 부분의 열가소성 물질의 연화에 의해 중앙 부분의 변형이 방지될 것이다. 조인트 구조물은 그럼에도 불구하고 중앙 부분에 필요한 전방 가압력을 전달한다.
제한되는 접촉 페이스에 대해, 소정의 영역에 대해, 소노트로드는 돌기를 포함할 수 있는데, 이의 원위 단부는 커플링-아웃 페이스를 형성한다. 예를 들면, 소노트로드는 소노트로드 주변 둘레에 형성되는 주변 돌기를 포함할 수 있다. 또한, 대안으로서, 커넥터는 대응하는 돌기를 포함할 수 있다.
특별한 서브 그룹의 실시예에서, 소노트로드는 접촉 페이스를 규정하는 돌기를 가지며, 커넥터는 접촉 페이스의 근위 방향으로 근위 단부면을 구비한 근위 돌기를 갖는다. 소노트로드 및 커넥터는 서로 적응되어 근위 단부 페이스가 접촉 페이스의 부분을 형성하지 않는다, 즉 근위 단부 페이스는 에너지 입력에 의해 로딩되지 않는다(그리고 예를 들면, 또한 제 1 및/또는 제 2 가압력에 의해 로딩되지 않는다). 이에 의해, 인터페이스에서의 에너지 흡수 때문에, 공정 동안 접촉 페이스 옆에 형성된 가능한 팽창부는 커넥터의 근위 단부의 규정에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 이는 커넥터의 근위 단부 페이스가 규정되는 것이 필요한 실시예 및 예를 들면 제 1 대상물에 고정되는 소정의 다른 대상물에 대한 접합 페이스로서 기능할 수 있다.
에너지의 다른 형태, 예를 들면, 커넥터를 통하여 커플링되거나 인터페이스에서 제 1 대상물로 흡수되는 복사 에너지가 배제되지 않는다.
다수의 실시예에서, 제 1 가압력은 제 2 가압력보다 크다. 이는 인터라이닝 층의 기계적 저항이 제 1 건물 층의 기계적 저항보다 상당히 더 작게 되는 것이 의도될 것이다. 커넥터에 의해(경유하여) 제 1 가압력을 인가하는 단계를 포함하는 실시에에서, 상기 방법을 수행하는 기계는 제 1 건물 층이 커넥터에 의해 관통되자마자, 더 큰 제 1 가압력을 더 작은 제 2 가압력으로 인가하게 전환되도록 프로그래밍된다. 이는 가압력이 공기압 수단 또는 다른 표준 수단에 의해 인가될 때 자동으로 발생하는 동작이 아니다. 오히려, 상기 기계에는 이렇게 하기 위한 전용 수단이 제공된다, 예를 들면,
- 전방 운동 대 가압력 반응을 감지하기 위한 감지 메커니즘. 이러한 메카니즘이 전방 이동에 대한 기계적 저항의 저하를 감지하고, 상기 머신은 제 1 가압력을 인가하는 것으로부터 제 2의 더 작은 가압력을 인가하는 것으로 전환한다. 또한 또는 대안예로서, 시스템 "커넥터-제 1 대상물"의 음향 특성이 기계적 저항(공진 특성, 에너지 흡수)을 감지하기 위해 이용될 수 있으며; 이러한 정보는 기계적 진동 에너지의 인가를 제어하는 피드백 루프로부터 취해질 수 있다.
-위치에 따라 가압력을 인가하기 위한 메커니즘. 가압력을 커넥터에 인가하는 공구가 커넥터가 제 1 건물 층을 관통하는 위치에 대응하는 위치에 도달하자 마자, 상기 기계는 상기 제 1 가압력을 인가하는 것으로부터 제 2의 더 작은 가압력을 인가하는 것으로 변환된다.
-제 1 건물 층이 커넥터에 의해 관통할 때, 예를 들면 광학적으로 검출하는 다이렉트 센서(direct sensor): 이는 카메라 및 이미지 처리를 이용하는 가능성을 포함한다. 일반적으로 상기 케이스와 같이, 또한 여기에서, 커넥터가 제 1 건물 층을 관통하는 것을 검출하자마자 상기 기계는 제 1 가압력을 인가하는 것으로부터 제 2의 더 작은 가압력을 인가하는 것으로 전환된다.
커넥터를 통해 제 1 가압력을 인가하는 단계를 포함하는 그룹의 다수의 실시예에서, 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안, 또한 에너지가 커넥터에 커플링된다. 이러한 에너지는 기계적 진동 에너지일 수 있다. 실시예들에서, 기계적 진동의 진폭 및/또는 주파수는 선택적으로 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 인가되는 진폭/주파수와 상이할 수 있다. 특히, 진폭 및/또는 기계적 진동력은 선택적으로 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 보다 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안 더 높을 수 있다.
더 일반적으로, 기계적 진동의 진폭은 공정 동안 특정 진폭 변조 프로파일이 가해질 수 있다. 실시예에서, 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안, 기계적 진동 에너지는 펄스 방식으로 인가된다.
제 1 건물 층은 비교적 단단하고 본질적으로 비-다공성일 수 있어 제 1 건물 층은 열가소성 물질의 재-고형화 이후 제 1 건물 층에 커넥터를 고정하기 위해 열가소성 물질에 의해 침투가능한 임의의 구조물 또는 단지 작은 구조물을 포함하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안 기계적 진동을 미리 인가하는 단계는 제 1 건물 층의 원위 방향으로("아래") 커넥터의 개선된 공정에 유리할 수 있다. 이는 다음 사실에 기인할 수 있다: 열가소성 물질에서, 특히유리 전이 온도 이하의 전이에 비해 유리 전이 온도를 초과하는 온도에서의 경우 더 큰 온도에 대해 내부 마찰이 더 크다. 제 1 건물 층의 침투 중에 이미 진동이 인가된 경우, 이는 열가소성 물질의 가열을 초래하고 이로 인해 상기 물질은 부드러워지고 기계적 진동이 가해질 때 내부 마찰이 더 커져서 기계적 진동 에너지를 더 잘 흡수하게 된다. 후속 단계의 물질이 이어서 인터라이닝 물질와 접촉하고 이러한 특성에 의해 실질적으로 적은 저항을 발휘하고 이에 따라 적은 외부 마찰을 초래하고, 이러한 내부 가열에 의해 전체 에너지 흡수가 인터라이닝 층에는 커넥터 열가소성 물질의 액화 공정의 가열을 계속하기에 충분할 것이다. 인터라이닝이 비교적 부드럽더라도, 유동 부분이 충분히 큰 경우, 이는 인터라이닝 물질에 강한 고정을 초래하는 것이 관찰되었다.
단단하고 비 다공성인 물질의 제 1 건물 층을 갖는 대안으로서, 제 1 대상물은 보다 유연한 제 1 건물 층을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 건물 층은 예를 들어 목재/폴리프로필렌(PP) 또는 심지어 부분적으로 강화된 유리 섬유-PP 복합재만의 플리스(fleece)형일 수 있다.
실시예에서, 제 1 대상물의 커넥터의 고정은 열가소성 물질에 의한 섬유간 개방 공간의 상호 침투에 의한 고정에 부가하여, 커넥터의 물질와 제 1 및/또는(해당되는 경우) 제 2 외측 건물 층의 물질 사이의 용접을 포함할 수 있다.
더 일반적으로, 제 1 건물 층은, 실시예에서, 열가소성 특성을 가질 수 있다. 이는 다음중 적어도 하나에 이용될 수 있다:
- 제 1 가압력을 인가하는 초기 단계 동안 또한 에너지가 커넥터로 커플링될 때, 제 1 건물 층은 국부적으로 가열될 수 있어 연화되어, 제 1 가압력이 상대적으로 작게 선택될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 진동의 진폭(에너지가 진동 에너지인 경우) 또는 일반적으로 입력 파워는 제 1 건물 층이 관통될 때까지, 특히 커넥터의 원위 단부 자체가 연화되지 않고 비교적 작게 선택될 수 있다. 피어싱(관통) 후, 커넥터의 물질의 액화 공정이 설정될 수 있도록 가압력 및/또는 진폭/파워가 상승될 수 있다.
- 고정 공정의 마지막 단계에서, 커넥터의 열가소성 물질은 제 1 외측 건물 층에 용접되게 할 수 있다.
실시예에서, 커넥터는 고정 공정의 마지막을 향하여 제 1 외측 건물 층에 대고 가압되도록 위치 및 형성되는 융합 구조물을 형성하는, 헤드 또는 이의 유사물과 같은 근위 확장부를 가질 수 있어, 제 1 외측 건물 층의 액화 및 관통 구조물이 되거및/또는 나 용접부를 형성하도록 제 1 외측 건물 층 및/또는 인터라이닝 층의 물질와 융합한다.
이러한 융합 구조물은 에지, 예를 들면, 원주 방향 에지를 포함할 수 있다.
게다가 또는 다른 대안으로서, 커넥터 및 인터라이닝 층의 물질은 고정이 이후 추가로 설명되는 바와 같이, 커넥터의 물질와 인터라이닝 층의 열가소성 물질 사이의 용접을 포함하도록 선택될 수 있다.
실시예들의 그룹에서, 상기 방법은 제 2 가압력을 인가하는 단계 후 및 에너지 전달을 중단하기 전 및/또는 에너지 전달을 중단한 후지만 유동 부분이 완전히 재고형화되기 전 제 2 가압력보다 크고 제 1 가압력보다 작은 제 3 가압력을 인가하는 부가 단계를 특징으로 한다. 이같은 제 3 가압력은 커넥터의 원위 단부가 인터라이닝 층의 원위 방향으로 제 2 건물 층과 또는 제 2 건물 층과 인터라이닝 층 물질 사이의 인터페이스에서의 부착 층(이 같은 부착 층은 실제로 인터라이닝 물질의 공간 내로 연장하고 본문에서 인터라이닝 층에 속하는 것으로 간주된다)과 접촉하자마자 인가될 수 있다. 선택적으로, 제 3 가압력을 인가하는 동안, 기계적 진동의 진폭은 제 2 가압력 스테이지 동안 인가되는 진폭과 달리 제 3 값으로 설정될 수 있다.
그러나, 일반적으로 제 2 가압력, 및 해당되는 경우, 제 3 가압력은 제 2 외측 건물 층이 커넥터에 의해 관통되지 않도록 선택된다. 제 2 외측 건물 층은 상당한 변형 없이 온전하게 남아 있을 수 있다.
실시예의 그룹에서, 커넥터는 헤드 부분 또는 다른 측면 돌출 근위 특징물(feature)을 포함한다. 이러한 측면 돌출 특징물은 중단 피쳐로서 기능할 수 있다, 즉 에너지 입력(특히 기계적 진동)이 헤드 부분(또는 다른 측면 돌출 근위 특징물)의 원위 대면 숄더가 제 1 건물 층 또는 제 2 대상물의 근위 표면과 물리적으로 접촉되어 커넥터에 의해 제 1 대상물에 본딩되자 마자 중단될 수 있다.
제 1 대상물에 본딩될 제 2 대상물은 선택적으로 개구를 구비한 일반적으로 평평한 시트 부분을 포함한다. 이 같은 시트 부분은 제 1 건물 층의 근위 표면에 직접 놓일 수 있고 제 1 건물 층의 근위 표면과 물리적으로 접촉될 수 있다. 대안적으로, 얇은 시트 또는 멤브레인과 같은 추가 부분이 제 1 대상물과 시트 부분 사이에 놓일 수 있다. 커넥터가 공정 후 관통하여 연장하는 개구는 관통 개구일 수 있거나 측면으로 개방되는 리세스(슬릿 등과 같은) 일 수 있다.
실시예에서, 제 1 대상물에 이러한 제 2 대상물을 본딩하는 단계는 아래의 방법들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
- 개구 둘레의 제 2 대상물은 제 1 건물 층의 평면으로부터 근위 방향을 향하여 돌출하는 섹션을 가지며 고정 공정의 마지막을 향하여 커넥터, 예를 들면 주변 측면 돌출 특징물(칼라/헤드 등)가 에지와 접촉하여, 커넥터로 커플링된 에너지(예를 들면, 진동 에너지)는 열가소성 물질의 일 부분이 에지와 열가소성 물질 사이에 발생된 마찰 열에 의해 유동 가능할 수 있고 유동 가능한 물질은 에지 둘레로 유동하여 적어도 부분적으로 에지가 열가소성 물질에 매립된다. 이에 의해, PCT EP 2016/073422호에 실질적으로 설명된 바와 같이, 에지 및 커넥터와 기하학적 형상에 따라 부가 연결, 또한 실링이 달성된다.
-제 2 대상물은 제 1 건물 층과 접촉하는 열가소성 물질을 가지며, 이러한 열가소성 물질의 적어도 일 부분은 제 1 건물 층에 대해 유동하도록 하여, 제 1 건물 층의 표면의 구조가 상호 관통되고 및/또는 용접이 제 1 건물 층의 물질로 형성되어, 부가 연결 및 가능하게는 또한 실링이 달성된다.
커넥터의 측면 돌출 특징물과 제 2 대상물의 근위 표면 사이 및/또는 제 2 대상물과 제 1 건물 층 사이에, 접착제가 배치된다. 이 같은 접착제는 경화성 접착제일 수 있다. 에너지가 커넥터 내로 커플링되는 기계적 진동의 영향에 의해, 점성은 초기에 감소될 수 있어 접착제가 제 1 대상물, 제 2 대상물, 및/또는 커넥터의 구조물 내로 유동할 수 있다. 게다가 또는 대안예로서, 기계적 진동은 경화 공정을 가속할 수 있다. 게다가 또는 경화성 접착제에 대한 대안예로서, 또한 열가소성 접착제(고온 용융 접착제)가 사용될 수 있다.
커넥터의 유동 가능하고 재-고형화되는 물질은 제 2 대상물과 형상-맞춤 연결(positive-fit connection)을 유발하며, 예를 들면 제 2 대상물의 개구가 회전 대칭이 아니어서 회전 운동에 대한 형상-맞춤이 생성된다.
설명된 종류의 헤드 부분을 갖는 것에 대한 대안으로서, 커넥터의 근위 표면이 제 1 건물 층의 근위 표면과 동일 높이가 될 때까지 또는 커넥터의 근위 표면의 적어도 일 부분이 제 1 건물 층의 근위 표면과 동일 높이가 될 때까지 커넥터가 삽입되도록 형성될 수 있다. 이어서 상기 방법은 커넥터의 근위 표면의 적어도 일 부분이 제 1 건물 층의 근위 표면과 적어도 대략 동일 높이가 될 때까지 제 2 가압력(및/또는 해당된다면, 제 3 가압력)을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 커넥터는 제 1 건물 층에 대해 커넥터를 밀봉하도록 남아 있는 제 1 건물 층의 에지에 대해 가압되도록 형성되고 반지름 방향 외측을 향하여 돌출하는 근위 칼라형 돌기를 가질 수 있다.
특히, 패스너 수용 부분과 같은 커넥터의 기능적 부분(예를 들면, 근위 방향으로 개방되는 나사형 구멍을 포함할 수 있는)이 배열되어 고정 공정 후 제 1 건물 층의 근위 평면의 원위에 있게 한다, 즉 제 1 대상물 "내"에 있게 한다.
모든 실시예에서, 상기 방법은 에너지 전달을 중단하는 단계 후 몇 시간 동안 가압력을 유지하는 부가 단계를 포함할 수 있다. 이는 적어도 유동 부분이 커넥터의 치수 및 제 1 대상물의 열 전도 특성에 따라, 전형적으로 몇 초내의 경우일 수 있는, 유동의 성능을 잃어버릴 때까지 수행될 수 있다.
일반적으로, 커넥터는 제 2 대상물을 제 1 대상물에 연결하기 위한 고전적인 커넥터일 수 있다. 이를 위해, 언급된 바와 같이 커넥터는 예를 들면 원위 대면 숄더를 규정하는 헤드 부분을 포함할 수 있어 커넥터가 관통하여 도달하는 개구를 갖는 제 2 대상물이 제 1 대상물과 헤드 부분 사이에 클램핑된다. 대안적으로, 커넥터는 내부 또는 외부 나사(thread)와 같은 연결 구조물, 베이언트 커플링 구조물(bayonet coupling structure), 클릭 연결을 허용하는 구조물 또는 임의의 다른 적절한 연결 구조물을 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 연결 구조물은 선택적으로 열가소성 물질이 아닌 커넥터의 일 부의 부분으로서 형성될 수 있다.
게다가 또는 이 같은 고전적인 커넥터와 같은 것에 대한 대안으로서, 커넥터는 예를 들면 자체적으로 전용 기능을 갖는 제 2 대상물의 일체형 부분일 수 있으며, 상기 커넥터는 이같은 제 2 대상물의 표면으로부터 돌출하는 연결 페그(connecting peg)일 수 있다. 커넥터는 또한 비교적 작은 추가 대상물을 제 1 대상물, 예를 들면 센서, 액츄에이터, 광원, 및/또는 다른 부재로 연결될 수 있고, 추가 대상물은 커넥터의 몸체 내에 집적될 수 있다.
특히 실시예의 그룹에서, 커넥터는 고정 구조물에 부가하여 기능적 구조물을 포함할 수 있다. 이러한 기능적 구조물은 연결 로케이션, 특히 모든 치수(x, y, z)에 대해 규정되는 연결 로케이션을 규정하는 연결 구조물일 수 있다. 특히, 기능적 구조물(기능적 구조물이 연결 구조물인 경우 연결 로케이션)은 삽입 축선에 대해 중심에서 벗어날 수 있어서 이의 삽입 축선(일반적으로 고정 구조물에 대해 중심일 수 있는 근위-원위 축선) 둘레의 커넥터 배향이 연결 로케이션의 위치 및 배향을 결정한다. 여기에서, 기능적 구조물은 예를 들면 축선과 동축인 체결 구멍(나사를 갖든 갖지 않든)과, 근위 방향을 향하여 돌출하는 동축 페그 또는 나사형성 바, 헤드 등, 또는 공지된 패스너의 다른 종래의 체결 구조물과 상이하다.
상기 방법은 잘-규정된 x, y, 및 z 위치 및 언급된 예에서 배향에서 제 1 대상물에 대해 커넥터를 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
- 이를 위해, 아래의 방법 중 하나 또는 그 초과가 실행될 수 있다:
제 2 가압력을 인가시키는 공구는 커넥터가 잘-규정된 z 위치에 도달하였을 때 상기 공정을 중단하는 위치 제어를 포함한다.
- 커넥터는 원위 대면 접합 페이스를 가지며, 접합 페이스가 제 1 대상물의 대응하는 근위 대면 구조물에 접하여 놓이는 상태에서 상기 공정이 중단한다. 이는 예를 들면 추가의 전방 이동에 대한 기계적 저항이 소정의 값에 도달한 경우(힘 제어)의 케이스일 수 있다.
- 커넥터는 배향을 규정하기 위해 공구의 대응하는 구조물과 협동하는 회전 대칭이지 않은(삽입 축선에 대해) 안내 구조물을 갖는다.
- 커넥터는 삽입 축선에 대해 회전 대칭이지 않고 제 1 대상물의 비 회전 대칭 위치 설정 구멍과 협동하는 원위 안내 구조물을 갖는다.
게다가 또는 대안으로서, 커넥터는 플레이트형 몸체 부분을 포함할 수 있고, 상기 플레이트형 몸체 부분으로부터 고정 부분은 원위 방향을 향하여 돌출하고 고정 부분의 근위 방향으로 연결 구조물이 배열되고, 상기 몸체 부분은 근위 대면 커플링-인 페이스를 포함하고 상기 근위 대면 커플링-인 페이스 내로 가압력을 고정하는 동안 (그리고, 해당된다면, 기계적 진동 에너지) 가 커플링된다. 실시예에서 커플링-인 페이스는 고정 부분의 바로 근위 방향으로 배열될 수 있다, 즉 가압력 및 진동 에너지는 어떠한 전환도 필요 없이, 몸체 부분을 통하여 똑바로 결합된다.
더 일반적으로, 기능적 구조물을 포함하는 기능적 부분은 원위 대면 접합 구조물을 포함할 수 있고, 제 2 가압력을 인가하는 단계는 접합 구조가 제 1 대상물의 근위 방향 표면 부분에 접할 때까지 수행된다. 이 같은 접합 구조는 판형 몸체 부분의 원위 방향 표면일 수 있거나 기능적 부분의 다른 피쳐에 의해 구성될 수 있다. 접합 부분은 원위 고정 부분과 근위 기능 부분 사이에 분리 평면을 규정한다.
고정 구조물 외에 연결 구조의 양태를 실시하는 실시예는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태를 실시하는 실시예, 즉 실시예는 제 1 외측 건물 층의 일 부분을 펀칭하거나 파손하지 않는 실시예 및 제 1 대상물이 반드시 인터라이닝 층을 갖는 경량 건물 부재일 필요가 없는 실시예로 제한되지 않는다.
특히, 이러한 양태의 실시예는 상기 방법이 커넥터를 제 1 대상물과 접촉시키는 단계 전에 제 1 외측 건물 층에 보어를 형성하는 단계를 포함하는 실시예를 포함하며, 상기 제 1 외측 건물 층 내의 보어는 고정 부분의 직경에 대략 대응하는 직경을 가질 수 있다. 즉, 파일럿 구멍을 형성하는 단계가 본 발명의 제 1 및 제 2 양태를 포함하는, 모든 종류의 실시예에 대해 옵션인 반면, 이러한 추가 실시예에서, 제 3 양태는 커넥터에 의한 관통에 대해 제 1 외측 건물 층에 의해 겪게 되는 저항은 변위시키는 단계에 의해서가 아니라 제 1 외측 건물 층을 국부적으로 제거하는 단계에 의해 극복되는 실시예를 포함한다.
제 1 대상물, 커넥터, 및 해당되는 경우, 제 2 대상물은 단어의 넓은 의미에서 건설 구성부재(건축 부재), 즉 기계 공학 및 건설, 예를 들면 자동차 공학, 항공 건설, 조선, 건물 건설, 기계 건설, 장난감 건설, 등의 임의의 분야에서 사용되는 부재이다. 일반적으로, 대상물 뿐만 아니라 커넥터는 모두 인공, 사람이 만든 대상물이다. 목재 기반 물질과 같은 자연 물질의 사용은 이에 의해 배제되지 않는다.
열가소성 물질의 유동 부분은 공정 동안 및 기계적 진동의 영향에 의해 액화되어 유동하게 되는 열가소성 물질의 부분이다. 유동 부분은 일체형이어야 하는 것이 아니고 예를 들면 커넥터의 원위 단부에서 및 더 근위 장소에서 서로 별개의 부분을 포함할 수 있다.
가압력에 대한 반력을 인가하기 위해, 제 1 대상물은 지지부, 예를 들면, 비-진동 지지부에 접하여 배치될 수 있다. 제 1 옵션에 따라, 이러한 지지부는 커넥터가 가압되는 장소에 대해, 즉, 이러한 지점의 원위 방향으로, 지지하는 표면을 포함할 수 있다. 이러한 제 1 옵션은 제 1 대상물이 그 자체로 상당한 변형 및 심지어 결함 없이 가압력을 견디기 위한 충분한 안정성르 갖지 않는 경우 조차 본딩이 수행될 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 그러나, 제 2 옵션에 따라, 예를 들면 측방향 측 등을 따라 홀딩되는 제 1 대상물에 의해, 제 1 대상물의 원위 측이 노출될 수 있다.
실시예에서, 제 1 대상물은 지지부와 제 1 대상물 사이의 탄성 또는 항복 부재 없이 지지부에 배치되어 지지부가 제 1 대상물을 강성으로 지지한다.
인터라이닝 층은 예를 들면 중공형 공간의 대형 부분을 갖는 거시적 전용 구조물을 포함할 수 있고, 상기 인터라이닝 층의 밀도는 비교적 작다. 예를 들면, 인터라이닝 층은 제 1 및 제 2 외측 건물 층들 사이에 수직 방향으로 연장하는 벽(축선에 대해 평행하게 연장하는 벽)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 이 같은 벽은 벌집형 구조물을 형성한다.
더욱 일반적으로, 실시예에서, 인터라이닝은 열가소성 물질에 의해 침투가능한 물질의 일 부분을 포함한다. 여기서 유동 부분이 유동되도록 하는 단계는 유동 부분의 물질이 구조물 내로 통과하도록 하는 단계를 포함하여, 재-고형화 후, 커넥터와 제 1 대상물 사이의 형상-맞춤 연결이 달성된다. 인터라이닝 층이 열가소성 물질을 포함하는 경우, 예를 들면, 벌집형 구조물의 함침 물질로서, 부가적으로 커넥터 및 인터라이닝의 열가소성 물질에 의해 용접이 발생되는 것을 배제하지 않는다.
또한, 본 발명에 대한 제 1 대상물로서 적절하고 열가소성 물질과 같은 열가소성 벽의 구조물, 예를 들면 폴리프로필렌-벌집체 구조물을 포함하는 인터라이닝 층을 갖는 경량 건물 부재가 존재한다.
이외에도, 공정에 적절한 인터라이닝의 물질은 본 발명에 따라 적어도 상기 방법의 조건하에서 고체일 수 있다. 상기 물질은 액화 가능 물질이 유동하거나 고정을 위해 가압되는 (실제 또는 잠재적인) 공간을 더 포함한다. 대안적으로, 침투가능한 물질은 액화 열가소성 물질의 정수압 하에서 이 같은 공간을 개발할 수 있으며, 이는 주변 조건하에 있을 때 침투 가능하지 않을 수 있거나 매우 작은 정도로 침투가능한 것을 의미한다. (침투를 위한 잠재적 공간을 갖는) 이러한 특징은 예를 들면 기계적 저항의 면에서 비균질성을 암시한다. 이러한 특징을 갖는 물질의 일 예는 다공성 물질이며, 이 물질의 기공은 기공의 밖으로 강제될 수 있는 물질, 연성 물질과 경질 물질의 복합체 또는 구성요소들 사이의 계면 접합력이 침투 액화 가능 물질에 의해 가해지는 힘보다 더 작은 이종 물질로 채워진다. 이에 따라, 일반적으로, 침투 가능한 인터라이닝 물질은 구조(기공, 공동과 같은 "빈" 공간)의 면에서 또는 물질의 조성(변위 가능한 물질 또는 분리 가능한 물질)의 면에서 비균일성을 포함한다. 앞에서 언급된 바와 같이, 용접이 커넥터의 물질와 인터라이닝 층의 물질 사이에 발생되는 것이 가능하다. 이러한 실시예에서, 용접에 기여하는 인터라이닝 층의 상기 물질 부분은 고체로 남아 있지 않고 용접을 충분히 형성할 정도로 유동 가능하게 제조된다.
이는 선택적으로 커넥터의 전진 이동 속도를 예를 들면 전진 이동이 주로 인터라이닝 물질의 용융(유동 가능하게 함)에 의해 가능하게 되는 정도로 감소됨으로서 거의 어떠한 힘도 필요하지 않고 지지될 수 있고, 이에 의해 인터라이닝 구조의 파쇄가 회피될 수 있다.
침투 가능한 물질은 건물 층과 인터라이닝 사이에, 및/또는 자체적으로 공간/기공을 포함할 수 있는 인터라이닝에 의해 PU 접착제와 같은 포밍 접착제를 포함할 수 있다.
본문에서 표현 "열가소성 물질이 예를 들면 기계적 진동에 의해 유동 가능하게 될 수 있다" 또는 줄여서 "액화 가능한 열가소성 물질" 또는 "액화 가능한 물질" 또는 "열가소성 물질"이 가열될 때, 특히 마찰을 통하여 가열될 때, 즉 적어도 하나의 열가소성 성분을 포함하는 물질을 설명하기 위해 사용되고, 상기 물질은 가열될 때, 특히 마찰을 통하여 가열될 때, 즉 서로 접촉하는 한 쌍의 표면들 중 하나에 배열되고 서로에 대해 진동으로 이동될 때 액체가 되고(유동 가능하게 되고) 상기 진동의 주파수는 위에서 논의된 특징을 갖는다. 소정의 상황에서, 예를 들면, 커넥터가 상당한 부하를 운반하는 경우, 물질이 0.5 GPa 초과의 탄성 계수를 가지는 경우 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 탄성 계수는 이러한 값 이하일 수 있다.
열가소성 물질은 자동차 및 항공 산업에서 주지된다. 본 발명에 따른 방법의 목적을 위해, 특히 이러한 산업에서 적용을 위해 공지된 열가소성 물질이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 적합한 열가소성 물질은 상온(또는 상기 방법이 수행되는 온도에서)에서 고체이다. 상기 열가소성 물질은 바람직하게는 예를 들면 용융에 의해, 임계적 온도 범위 위에서 고체로부터 액체로 변환하거나 유동가능하게 하고 예를 들면, 결정화에 의해 다시 임계 온도 범위 아래로 냉각될 때 고체 물질로 재-변환하는 중합체 상(특히, C, P, S 또는 Si 체인 기반)을 포함하여, 고체 상의 점성이 액체 상 보다 몇 자릿수(적어도 세자리수) 더 높다. 열가소성 물질은 일반적으로 용융 온도 범위 또는 그 이상으로 가열할 때 공유적으로 교차 커플링되지 않거나 교차 결합 본드가 가역적으로 개방되는 방식으로 교차 결합되는 중합체 성분을 포함한다. 고분자 물질은 필러, 예를 들면, 섬유 또는 열가소성 특성을 갖지 않거나 기본 중합체의 용융 온도 범위보다 상당히 더 높은 용융 온도 범위를 포함하는 열가소성 성질을 갖는 물질의 입자를 더 포함할 수 있다.
본문에서, 일반적으로, "비-액화성(non-liquefiable)" 물질은 공정 동안 도달된 온도에서 이에 따라 특히 커넥터의 열가소성 물질이 액화되는 온도에서 액화되지 않는 물질이다. 이는 비-액화성 물질이 공정 동안 도달하지 않는 온도에서, 일반적으로 공정 동안 액화되는 열가소성 물질 또는 열가소성 물질들의 액화 온도 보다 훨씬 높은 온도(예를 들면, 적어도 80℃ 만큼)에서 액화할 수 있는 가능성을 배제하지 않는다. 액화 온도는 결정성 중합체에 대한 용융 온도이다. 비정질 열가소성 물질에 대해, 액화 온도(또한 "본문에서 용융 온도"라고도 함)는 때때로 '유동 온도'(때때로 압출이 가능한 최저 온도로서 규정됨)로서 지칭되는 충분히 유동 가능하게 되는 유리 전이 온도 위의 온도, 예를 들면 열가소성 물질의 104Pa*s 아래로 (실시예에서, 특히 섬유 보강 없이 중합체를 갖고 실질적으로 섬유 보강 없이, 103Pa*s 아래로) 점성이 떨어지는 온도이다.
예를 들면, 비-액화성 물질은 알루미늄 또는 스틸과 같은 금속, 목재, 하드 플라스틱, 예를 들면 보강된 또는 보강되지 않은 열경화성 중합체 또는 보강되거나 보강되지 않은 액화성 부분의 용융 온도/유리 전이 온도보다 상당히 더 높은, 예를 들면 적어도 50℃, 80℃, 또는 100℃ 만큼 높은 용융 온도 및/또는 유리 전이 온도를 갖는, 융용 온도(및/또는 유리 전이 온도)를 갖는 보강되거나 보강되지 않은 열가소성 물질일 수 있다.
열가소성 물질의 특정 실시예는 폴리에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 예를 들면, 폴리아미드 12, 폴리아미드 11, 폴리아미드 6, 또는 폴리 아미드 66, 폴리메틸테타아크릴레이트(PMMA), 폴리옥시메틸렌, 또는 폴리카보네이트우레탄, 폴리카보네이트, 또는 폴리에스테르 카보네이트, 또는 또한 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 아트릴에스테르-스티롤-아크릴니트릴(ASA), 스티렌-아크릴로니트릴, 폴리비닐 클로라이드, 폴레에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리스티렌, 또는 공중합체 또는 이들의 혼합물이다.
열가소성 중합체 외에, 열가소성 물질은 또한 적절한 필러, 예를 들면 유리 및/또는 탄소 섬유와 같은 보강 섬유를 포함할 수 있다. 섬유는 짧은 섬유일 수 있다. 긴 섬유 또는 연속 섬유는 특히 공정 동안 액화되지 않는 제 1 및/또는 제 2 대상물의 부분에 대해 이용될 수 있다.
섬유 물질(있는 경우)은 섬유 보강을 위해 공지된 임의의 물질, 특히, 탄소, 유리, 케블라(Kevlar), 세라믹, 예를 들면, 뮬라이트, 실리콘 카바이드, 또는 실리콘 니트라이드, 고강도 폴리에틸렌(다이니마(Dyneema)), 등일 수 있다.
섬유의 형상을 갖지 않는 다른 필러, 예를 들면, 분말 입자도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 실시예에 적합한 기계적 진동 또는 오실레이션(oscillation)은 바람직하게는 2 내지 200 kHz(심지어 더 바람직하게는 10 내지 100 kHz, 또는 20 내지 40 kHz)의 주파수 및 활성 표면의 평방 밀리미터 당 0.2 내지 20 W의 진동 에너지를 갖는다. 진동 공구(예를 들면, 소노트로드)는 예를 들면, 진동 공구의 커플링-아웃 페이스가 공구 축선의 방향(길이 방향 진동)으로 주로 오실레이트하도록 설계되고 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 약 30 내지 60 ㎛의 진폭을 갖는다. 예를 들면, 이 같은 바람직한 진동은 예를 들면 초음파 용접으로부터 공지된 초음파 장치로 생성된다.
본문에서, 용어 "근위(proximal)" 및 "원위(distal)"는 방향 및 로케이션을 지칭하기 위해 사용된다, 즉 "근위"는 조작자 또는 기계가 기계적 진동을 인가하는 본드 측이며, 반면에 "원위"는 반대 측이다. 본문에서 근위 측 상의 커넥터의 확장은 "헤드 부분"이라 칭하는 반면 원위 측에서의 확장은 "푸트 부분"이 될 것이다.
본문에서, 일반적으로 용어 "아래(underneath)" 층은 근위 측이 공정 동안 접근되는 층의 측이 되도록 규정되는 경우 이러한 층의 원위 방향의 공간을 지정하는 것을 의미한다. 따라서 용어 "아래"는 제조 공정 동안 지구 중력장에서의 배향을 지칭하는 것을 의미하지 않는다.
상기 방법 외에 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하도록 구성되는 기계에 관련된다. 이 같은 기계는 커플링-아웃 페이스를 구비한 소노트로드, 소노트로드를 진동시키도록 구성된 기계적 진동원(source of machanical vibration), 및 소노트로드를 전방으로 가압함으로써 가압력을 인가하기 위한 가압력 기구를 포함한다. 상기 기계는 여기서 설명되고 청구된 방식으로 가압력을 제어하는 단계를 포함하여, 본문에서 청구되고 설명된 바와 같은 방법을 수행하기 위해 구성되고 프로그램된다.
이하, 본 발명 및 실시예를 수행하는 방법이 도면을 참조하여 설명된다. 도면은 개략적이다. 도면에서, 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부재를 지칭한다. 도면은 아래와 같다.
- 도 1a 내지 도 1c는 상이한 스테이지 동안 제 1 대상물 및 커넥터를 구비한 구성이고,
- 도 2는 제 2 대상물을 구비한 커넥터이고,
- 도 3은 소노트로드이고,
- 도 4 내지 도 7은 커넥터의 상이한 원위 단부이고,
- 도 8 및 도 9는 공정의 실시예의 힘 대 시간 다이어그램 및 힘 대 위치의 다이어그램이고,
- 도 10은 별도의 공구에 의해 만입부를 부가하는 공정의 단계이고,
- 도 11은 붕괴된 제 1 건물 층을 구비한 대안적인 만입부이고,
- 도 12는 실린더형 커넥터를 구비한 구성이고,
- 도 13은 공정도이고,
- 도 14는 가능한 펀칭 에지의 형상과 함께 인터라이닝 층의 수평방향 단면이고,
- 도 15는 공정도의 변형예이고,
- 도 16a 및 도 16b는 다시 공정의 상이한 스테이지 동안 커넥터 및 제 1 대상물을 갖는 배열체를 다시 수직 횡단면이고,
- 도 17은 비-액화 가능 부분, 제 2 대상물, 및 제 1 대상물을 구비한 커넥터의 배열이고,
- 도 18a 및 도 18b는 두 개의 상이한 스테이지 동안의 추가 실시예이고,
- 도 19, 도 20a, 도 20b, 도 20c, 및 도 21은 접을 수 있는 커넥터의 실시예이고,
- 도 22a, 도 22b, 도 23a, 및 도 23b는 커넥터의 두 개의 추가 실시예들이고,
- 도 24, 도 25, 도 26a, 및 도 26b는 추가 커넥터이고,
- 도 27은 제 2 대상물 및 제 1 대상물을 구비한 플러그 부분을 구비한 커넥터이고,
- 도 28, 도 29, 도 30은 안내 부분을 구비한 커넥터의 실시예이고,
- 도 31은 안내 부분을 갖는 커넥터를 구비한 배열체이고,
- 도 32는 추가 커넥터이고,
- 도 33a는 소노트로드와 함께 추가 커넥터의 도면이고, 도 33b는 도 33a의 커넥터의 도면이고,
- 도 34 내지 도 38은 커넥터의 다른 실시예이고,
- 도 39 내지 도 43은 추가 커넥터이고,
- 도 44는 다른 공정도가고,
- 도 45는 대안적인 경량 건물 부재이고,
- 도 46은 공정 동안 커넥터, 제 1 대상물, 및 소노트로드를 구비한 구성 및 배열체이고,
- 도 47 및 도 48은 커넥터의 상세도이고,
- 도 49a 및 도 49b는 공정의 두 개의 상이한 스테이지 동안 다른 커넥터이고,
- 도 50 및 도 51은 각각 추가 커넥터 및 이의 변형예의 상세도이고,
- 도 52는 커넥터 및 소노트로드의 배열이고,
- 도 53 및 도 54는 소노트로드의 변형예이고,
- 도 55는 커넥터 및 소노트로드의 추가 배열이고,
- 도 56은 추가 커넥터의 도면이고,
- 도 57은 공정 동안 커넥터, 제 1 대상물, 및 소노트로드를 구비한 배열의 상세도이고,
- 도 57a 및 도 57b는 도 57의 커넥터의 상이한 실시예를 통한 수평 방향 횡단면의 상세도이고,
- 도 58 및 도 59는 추가 커넥터이고,
- 도 60은 제 1 대상물에 고정된 커넥터이고,
- 도 61은 공정 동안 소노트로드 및 제 1 대상물과 함께 추가 커넥터의 도면이고,
-도 62 및 도 63은 추가 커넥터의 상세도이고,
- 도 64는 도 62의 실시예의 도면이고,
- 도 65는 추가 커넥터 및 제 1 건물 층의 상세도이고,
- 도 66은 또 다른 커넥터의 저면도(원위 측으로부터의 도면)이고,
- 도 67 및 도 68은 공정의 두 개의 상이한 스테이지 동안 제 2 대상물을 포함하는 배열체의 상세도이고,
- 도 69 및 도 70은 공정의 두 개의 상이한 스테이지 동안 제 2 대상물을 포함하는 대안적인 배열의 상세도이고,
- 도 71은 커넥터의 상세도이고,
- 도 72는 라운드가 아닌 개구를 구비한 제 2 대상물이다.
도 1a 내지 도 7, 도 10 내지 도 12, 도 16a 내지 도 19, 도 20a, 도 22 내지 도 25a, 도 26, 도 27, 도 30 내지 도 32, 도 33a, 도 35, 및 도 35, 도 40, 도 43, 도 46 내지 도 55, 도 57 내지 도 63, 도 65, 도 67 내지 도 71은 모두 수직 횡단면도 또는 측면도를 도시하고, 도 14, 도 20b, 도 21, 도 25b, 도 39, 도 40a, 도 40b, 도 41 및 도 42는 수평 횡단면도를 도시하고, 도 64 및 도 도 72는 평면도를 도시하고, 도 28, 도 29, 도 33b, 도 36 내지 도 38, 도 56, 및 도 66은 다른 각도의 도면을 도시한다.
도 1a의 구성은 제 1 건물 층(1.1), 제 2 건물 층(1.2), 및 상기 건물 층들 사이의 인터라이닝(1.3)을 구비한 샌드위치 보드인 제 1 대상물(1)을 포함한다. 제 1 및 제 2 건물 층은 연속 유리 또는 연속 탄소 섬유 보강 수지와 같은 섬유 복합물질을 포함할 수 있다. 인터라이닝은 플라스틱 물질 또는 복합 물질의 임의의 적합한 경량 물질, 예를 들면, 탄소카드의 벌집형 구조물일 수 있다.
종종 보여지는 인터라이닝 구조는 건물 층들 사이의 건물 층 평면에 대해 대략 수직하게 연장하는 벌집형 구조물을 형성하는 벽을 구비한 벌집형 구조물이다. 예를 들면 경량 건물 부재의 인터라이닝 층은 폴리우레탄(PU) 및 보강 섬유의 혼합물에 의한 것과 같은 중합체 기반 물질로 덮이는 벌집체의 종이를 포함한다.
인터라이닝은 건물 층에 대한 인터페이스에 배리어 포일(barrier foil) 및/또는 웨브 및/또는 접착제 층을 포함할 수 있다. 특히, 부가 접착제는 건물 층(1.1, 1.2)을 인터라이닝에 본딩할 수 있다. 일 예에서, 폴리우레탄 기반의 약간 거품이 나는 접착제가 사용된다. 접착제 내의 가능한 기공은 본 발명의 다양한 실시에에서의 고정에 기여할 수 있다. 도시된 배향에서 본문에서 상부 페이스인 페이스가 근위 대면 표면으로서 표시된다. 커넥터(3)는 근위 측으로부터 제 1 대상물(1)에 본딩된다.
커넥터(3)는 적어도 커넥터의 원위 단부에 열가소성 물질을 포함한다. 커넥터는 예를 들면 열가소성 물질로 이루어질 수 있다. 도 1a의 실시예 및 이후 설명되는 다른 실시예에서의 커넥터는 바디 또는 헤드 부분(3.1) 및 원위 펀칭 에지(3.4)를 형성하는 원위 방향으로 돌출하는 튜브 부분(3.2)을 갖는다.
도 1a는 기계적 진동의 시작 전에 커넥터(3)가 제 1 대상물과 접촉하는 단계를 도시한다. 열가소성 물질은 예를 들면 상온에 대응하는 제 1 온도(T1)에 있다.
도 1b는 기계적 진동이 커넥터(3) 내로 커플링되면서 제 1 가압력을 인가하는 단계 후의 조립을 도시한다. 커플링-아웃 페이스(6.1)를 구비한 소노트로드(6)(도 3 참조)는 기계적 진동 및 가압력을 커넥터(3) 내로 커플링하기 위해 사용되어 제 1 대상물에 커넥터를 고정한다. 가압력에 대한 반력은 지지부(도시안됨), 예를 들면 비-진동 지지부에 의해 가해진다. 가능하게는 기계적 진동에 의해 보조된 제 1 가압력의 효과는 제 1 건물 층(1.1)이 펀칭되는 것이다. 펀칭된 부분(1.7)이 초래된다. 예시 목적을 위한 도 1b는 제 1 건물 층(1.1)에 의해 규정된 평면에 대해 근위 방향을 향하여 초기에 오프셋된 펀칭된 부분을 도시하지만, 실제로 이후 설명되는 단계 전에 초기 변위가 제 1 대상물(1) 내의 스트레스 등에 종속될 수 있다.
기계적 진동 및 가압력의 결과로서, 커넥터(3)는 원위 단부에서 제 2의 더 높은 온도(T2)에 있다.
이후, 제 2 가압력 및 기계적 진동은 소노트로드로 커플링된다. 진동 및 가압력의 조인트 효과는 열가소성 물질의 일 부분이 유동 가능하게 되고 제 1 대상물의 구조물 내로 가압된다. 이에 의해, 커넥터의 크기가 변화한다. 재-고형화 이후, 형상-맞춤 연결이 초래된다.
도 1c는 제 2 가압력 스테이지의 마지막을 향하는 조립을 도시한다. 펀칭된 부분(punched-out portion; 1.7)은 원위 측을 향하여 변위되어, 인터라이닝 물질의 압축된 부분(1.4)에 이른다. 제 2 건물 층(1.2)과 인터라이닝 층(1.3) 사이의 인터라이닝 물질의 압축된 부분(1.4), 부착 로케이션 둘레의 인터라이닝 물질(1.3)의 다른 부분뿐만 아니라, 해당되는 경우, 가능하게는 PU 접착제와 같은 포밍 접착제의 층은 열가소성 물질의 유동 부분(3.8)에 의해 관통된다. 유동 부분은 열가소성 물질 사이의 외부 마찰 및 기계적 진동 에너지를 흡수한 열가소성 물질 내의 내부 마찰에 의해 발생되고 유동 부분이 유동 가능한 온도까지 가열된다. 에너지 입력이 중단된 후, 유동 부분은 커넥터의 물질이 인터라이닝 층(해당되는 경우, 가능하게는 접착제 층을 포함함) 사이 및 선택적으로 또한 커넥터의 물질과 제 2 건물 층(1.2) 사이의 형상-맞춤 연결이 이루어지도록 재-고형화된다.
펀칭된 부분(1.7)은 본질적으로 원래대로 남아 있고 및/또는 건물 층(1.1, 1.2)에 의해 규정된 평면에 대해 대략적으로 평행하게 배향될 수 있다. 대안적으로, 공정 동안 펀칭된 부분은 붕괴될 수 있고 및/또는 규정되지 않은 배향을 달성할 수 있다. 어느 한 경우에도, 커넥터의 고정의 기계적 안정성에 기여할 수 있다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 기술된 것에 부가하여 다음과 같은 특징을 갖는 커넥터의 실시예를 도시한다:
- 상기 몸체 또는 헤드 부분(3.1)은 원위 방향으로 직면하는 표면 부분을 규정하는 외측으로 돌출하는 칼라(3.5)를 규정하는 헤드 부분이고, 이에 의해 관통 개구를 갖는 제 2 대상물(2)은 상기 헤드 부분과 상기 제 1 대상물 사이에서 클램핑 가능하여 제 2 대상물을 제 1 대상물에 체결한다. 이러한 측면 돌출 칼라(또는 다른 측면 돌출 형상)는 제 2 대상물을 체결하기 위해 기능하는 것에 대한 대안으로서 또는 이에 부가하여 또한 상기 공정에 대한 중단 특징물로서 기능할 수 있다.
- 근위 대면 커플링-인 페이스는 공정 단계 동안 소노트로드의 대응하는 돌기(6.6)(도 3 참조)와 협동하는 안내 만입부(3.6)를 갖는다.
이러한 두 개의 특징은 서로 독립적이다, 즉 커넥터가 이러한 특징 모두, 이 특징 중 하나를 갖거나 둘다 갖지 않는 것이 실현될 수 있다.
도 4는 커넥터의 대안적인 원위 단부를 보여준다. 펀칭 에지(3.4)는 도 1a 및 도 2에 도시된 내향 테이퍼 대신 튜브 섹션(3.2)의 외향으로 테이퍼지는 섹션에 의해 형성된다.
도 5는 커넥터의 또 다른 원위 단부를 도시한다. 전술된 실시예와 대조적으로, 튜브 섹션(3.2)의 원위 단부는 폐쇄형 윤곽을 형성하지 않지만 튜브 섹션(3.2)의 원위 단부 섹션(3.7)이 원위의 크라운 특징물(distal crown feature)을 포함하도록 중단된다.
도 6은 제 2 가압력 스테이지 동안(및/또는 이후 설명될 선택적인 제 3 가압력 스테이지 동안) 외측으로 굽혀지도록 변형되는(화살표) 원위 단부 섹션(3.7)의 옵션을 도시한다.
이 같은 변형을 보조하기 위하여, 커넥터는 도 7에 예시된 바와 같이, 접혀지도록 설계될 수 있다. 이를 위해, 커넥터는 변형되는 원위 단부 섹션(3.7)과 커넥터의 나머지 사이의 위치에서 체계적인 약화를 구성하는 원주 방향 홈(3.9)을 갖는다.
도 8은 본문에 기술된 종류의 공정에서 시간의 함수로서 소노트로드에 의해 가해지는 가압력을 개략적으로 보여준다. 초기에 그리고 커넥터가 제 1 대상물과 접촉하는 단계 동안, 가압력이 0이 되거나 거의 0이다. 이때:
- 제 1 가압력 스테이지(A)에서, 높은 가압력 및 선택적으로 또한 기계적 진동은 제 1 건물 층이 관통될 때까지 인가된다.
- 이러한 스테이지(A) 후, 제 2 가압력 스테이지(B)에서, 가압력은 커넥터의 원위 부분이 매우 부드러운 인터라이닝 물질을 통하여 느리게 전진하는 것을 허용하기 위하여 감소되어 상기 공정 동안 충분한 진동 에너지가 흡수되어 액화가 일어난다. 이러한 스테이지(B) 동안, 기계적 진동의 파라미터는 스테이지(A) 동안 적용하는 매개변수와 상이할 수 있으며, 예를 들면, 스테이지(A) 동안 요구되는 에너지가 특히 크기때문에 스테이지(A)에서 보다 더 작을 수 있다. 그러나, 또한 진폭이 동일하게 유지되는 것이 또한 가능하고, 예를 들면 힘 및 진폭의 위치-종속 제어가 선택되는 경우 진폭이 스테이지(B) 동안 증가되어 스테이지(B) 동안 가열 공정이 강화되는 것을 배제하지 않는다.
- 이때, 선택적인 추가 스테이지(C)에서, 예를 들면 커넥터의 원위의 아직 액화되지 않은 부분이 제 2 건물 층 및/또는 제 2 건물 층과 인터라이닝 층 사이의 접착제 층에 도달하는 경우 가압력은 다시 더 클 수 있다. 제 2 가압력 스테이지(B)와 이러한 제 3 가압력 스테이지(C) 사이의 전이가 도 8에 도시된 바와 같이 연속적일 수 있거나 단계적일 수 있다. 이러한 추가 스테이지(C) 동안, 기계적 진동은 스테이지(B)에서와 동일한 진폭으로 또는 상이한 진폭으로 여전히 커넥터 내로 커플링된다.
- 도 8에서 점선으로 도시된 소정의 시점에서, 기계적 진동을 통한 에너지 입력이 중단된다. 그럼에도 불구하고, 가압력은 유지 압력 스테이지(D) 동안 유지된다. 스테이지(D) 동안, 가압력은 스테이지(C)에 비해(도 8 및 도 9에 도시된 것과 대조적으로) 심지어 증가되어 유동 부분 또는 이의 부분의 방사상 변위를 측방향으로(반경 방향으로) 밀어낸다.
- 스테이지(C)와 스테이지(D) 사이에, 선택적인 추가 스테이지(C')는 기계적 진동(스테이지(C)에서와 같이 동일하거나 상이한 진폭을 가짐)을 유지하는 단계 및 이 단계에서, 제 2 건물 층을 통하여 더 이상 밀어낼 위험이 없기 때문에 커넥터의 원위 단부의 모든 부분이 유동 가능하게 되자마자 가압력을 다시 증가시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 부가 압력은 종종 인터라이닝 층으로의 유동가능한 열가소성 물질의 바람직한 반경 외측(측방향) 이동을 강화할 수 있어 물질이 재-고형화된 후 고정을 강화한다.
도 9는 근위-원위 축선에 대해 소노트로드의 위치(d)의 함수로서 동일한 공정에서의 가압력을 보여준다. 페이즈(A)를 나타내는 피크의 폭은 조합된 두께 및 관통되기 전에 제 1 건물 층의 탄성-소성 변형의 한계에 대응한다. 도 9의 특징은 소노트로드-위치 종속 방식으로 가압력을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
도 10은 커넥터가 제 1 대상물과 접촉하는 단계 전에, 적어도 부분적으로 별도의 공구(8)에 의해 가압력을 인가하는 옵션을 예시한다. 상기 단계가 제 1 건물 층(1.1)의 연성에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 비교적 얕은 돌기를 갖는 공구(8)로 수행되는 경우, 이는 제 1 건물 층의 거의 붕괴 없이 또는 규정된 위치에서 붕괴하는 변형을 초래할 수 있다. 이때, 커넥터는 제 1 가압력을 인가함으로써, 상술된 실시예와 유사하게, 제 1 건물 층을 초기에 관통하거나 더 관통하는 것이 필요할 수 있다.
대안적으로, 공구는 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 건물 층의 대응하는 부분(1.7)을 펀칭하기 위한 것일 수 있다. 이때, 상기 공구는 제 1 가압력을 인가하는 공구이다. 화살표(1.5)는 제 2 가압력 및 기계적 진동을 인가하는 후속하는 단계 동안 열가소성 물질의 유동 부분의 가능한 유동 경로를 예시한다.
어느 한 경우, 그리고 측벽을 갖는 만입부를 부가하는 단계를 포함하는 모든 경우, 공구(8)에 의해 유발된(또는 또한 다른 방식으로 생성된) 만입부의 주변 둘레의 제 1 건물 층(1.1)의 변형된 부분은 전단력(면내 힘)에 대해 부가 안정성에 기여할 수 있다.
도 12는 커넥터가 튜브형 섹션을 갖는 것이 요구되지 않는 원리를 매우 개략적으로 도시한다. 오히려, 이상적인 형상은 제 1 대상물 및 제 1 건물 층 강도, 커넥터 물질 특성 등과 같은 파라미터에 따라 선택될 수 있다. 가능한 형상들 중에서 커넥터(3)가 간단한 회전 실린더의 형상을 갖는 커넥터를 도시하는 도 12에 도시된 바와 같이 평평한 단부를 갖는 형상이다. 펀칭 에지(14)는 평평한 원위 단부의 경계를 정하는 에지에 의해 구성될 수 있다.
도 13은 경량 건물 부재에 커넥터를 고정하는 방법의 공정도를 도시한다. 상기 도면은 시간의 함수로서 인가된 힘(11) 및 진동 파워(12)를 도시한다. 초기 페이즈(A) 동안, 제 1 외측 건물 층의 일 부분이 펀칭된다. 상대적으로 단단한 제 1 외측 건물 층의 붕괴는 높은 힘 및 높은 진동 파워 모두를 요구한다. 후속하는 페이스(B)에서, 제 1 외측 건물 층의 펀칭된 부분이 변위되고 더 많은 에너지가 열가소성 물질을 유동가능하게 하기 위해 커넥터 내로 커플링된다. 이러한 페이즈(B)에서, 요구된 힘이 작을 수록, 또한 진동 파워는 페이즈(A)에서 보다 더 작을 수 있다. 커넥터의 원위 단부가- 이의 부분은 이미 유동가능하고 전압 가압에 의해 변위됨-제 2 건물 층에 근접할 때, 요구된 힘이 다시 상승된다(페이즈(C)). 또한, 진동 파워는 선택적으로 페이즈(B) 보다 페이즈(C)에서 더 높게 선택될 수 있다. 도 13에 예시된 바와 같은, 추가 옵션으로서, 페이즈(B) 및/또는 페이즈(C) 동안, 진동 파워가 예를 들어 개략적으로 도시된 바와 같이 복수의 피크(12.1)를 포함하도록 변조될 수 있다. 선택적인 마지막 페이즈(페이즈(D), 사후-가압) 동안, 진동 파워는 스위치 오프될 수 있지만 유동 부분이 적어도 부분적으로 재-고형화될 때까지 유지되거나 심지어 상승된다.
공정의 변형이 가능하다. 예를 들면, 페이즈(A) 후 실시예에서, 진동은 예를 들면 커넥터의 제 1 대상물 내로 전진 동안, 소정의 시간 동안 완전히 스위치 오프될 수 있다. 또한, 대안으로서, 페이즈(B) 동안 변조는 진동원을 스위치 온 및 오프하는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 커넥터가 도 7, 도 19, 도 23, 도 40 내지 도 43, 도 49, 및 도 50 및 나머지들을 인용하여 앞에서 언급되고 더 상세하게 설명된 바와 같은 근위에 위치된 접힘 존을 포함하는 경우, 실시예에서 에너지 입력이 소정의 시간 동안, 예를 들면 1 내지 5초 동안 중단하는 페이즈(C) 전인 경우 유리할 수 있으며, 원위 유동 단부가 재-고형화될 수 있어, 에너지 입력이 새롭게 시작할 때 진동이 더 근위 영역에, 예를 들면, 개구들(예를 들면 도 49a, 도 50 참조) 사이의 영역에 집중되어 원하는 접힘을 시작한다.
도 14에 개략적으로 도시된 바와 같이, 실시예에서, 인터라이닝 층은 벌집형 구조물 또는 수직 벽(21)(건물 층에 수직한 벽)에 의해 구성되는 다른 구조를 갖는다. 이 같은 실시예에서, 펀칭 에지(3.4)의 형상 및 크기는 복수의 스팟(22)에서 벽에 대해 가압되도록 선택될 수 있다. 이에 의해, 펀칭 에지는 벽을 통하여 절단되고 및/또는 벽이 접히게 한다. 접힌 벽은 액화에 의한 침투 후 재-고형화된 열가소성 커넥터 물질이 커넥터의 고정에 기여하는 언더컷 구조(undercut structure)를 형성할 수 있다.
특히, 이의 원위 단부에서 커넥터의 횡단면 구역(예를 들면 펀칭 에지에 의해 둘러싸인 구역)은 적어도 거의 구조물의 셀의 크기에 달할 수 있어 카운터가 구조물에 대해 배치되는 것과 관계없이, 펀칭 에지는 복수의 스팟에서 벽과 접촉할 것이다.
도 15는 도 13의 공정도의 변형예를 도시한다. 이러한 변형예에서, 도 13의 실시예에 대한 3개의 독립적인 차이가 예시된다:
- 상기 진동은 제 1 건물 층이 관통된 후 전진 페이즈 동안(페이즈(B) 또는 적어도 페이즈(B)의 시작) 스위칭된다.
- 상기 진동 파워(12)는 페이즈(B)의 마지막을 향하여 증가된다.
- 상기 포스(11)는 원위 단부로부터 시간의 함수로서 복수의 피크를 가져서 인터라이닝 층의 불연속 구조물을 충족하는 것을 초래한다.
도 16a는 제 1 건물 층(1.1)을 통하여 펀칭되도록 구성되지만 원위 단부의 수직 위치(z 위치)가 정밀하게 제어될 수 없는 경우조차 제 2 건물 층(1.2)이 보호되는 커넥터의 일 실시예를 도시한다.
이를 위해, 커넥터(3)는 열가소성 물질의 몸체(31)에 부가하여 비-액화 가능 부분(32)을 갖는다. 비-액화 가능 부분(32)은 예를 들면 금속일 수 있다. 비-액화 가능 부분은 원위 측 상에 몸체(31)로부터 돌출하고 원위 펀칭 에지(3.4)를 형성하는 튜브 부분(32.1)을 갖는다. 게다가, 비-액화 가능 부분은 몸체(31)의 내부에서 형성되는 고정 부분(32.2)을 갖는다. 고정 부분(32.2)의 형상은 근위 방향을 향하여 펀칭될 때 몸체 물질이 변형되자마자 고정 부분이 몸체에 대해 근위 방향을 향하여 전진하는 경향이 있다. 그러나, 특히 제 1 건물 층이 비교적 강하고 펀칭될 높은 에너지가 요구되는 경우 및/또는 몸체(31)의 물질이 비교적 부드러운 경우, 고정 부분은 에너지 집중 효과 및 이에 따른 원위 펀칭 에지(3.4)에서의 초기 에너지 밀도가 고정 부분(32.2)의 근위 단부에서 보다 더 높게 될 것이다.
여기에서 고정 부분(32.2)의 형상 및 이에 의한 에너지 집중 특성은 맞춤형으로 될 수 있고 고정 부분의 목적에 따라 설계될 수 있다. 예를 들면, 소정의 실시예에 대해, 몸체(31)의 열가소성 물질이 폴리프로필렌(PP)과 같은 비교적 부드럽고 저 용융 물질인 경우, 예를 들면 공정의 마지막을 향하여 제 1 대상물의 물질로 용접이 바람직한 경우 유리할 수 있고, 이러한 물질은 또한 PP일 수 있다. 이러한 실시예에서 및/또는 제 1 건물 층이 비교적 강한 경우, 고정 부분은 제한된 에너지 집중 효과를 갖는 비교적 평평한 근위 구조물을 가질 수 있는 반면, 더 견고한 몸체 물질 및 더 약한 제 1 대상물 물질에 대해, 고정 부분의 에너지 집중 특성이 보다 현저해 지도록 선택될 수 있다.
초기 단계에서, 몸체(31)의 물질은 고체일 것이고, 가압력 및 진동이 커넥터 내로 커플링될 때, 가압력 및 진동 에너지가 펀칭 에지(3.4)와 제 1 건물 층(1.1) 사이의 인터페이스 상에서 충돌하여, 제 1 건물 층이 펀칭된다. 이러한 공정은 또한 비-액화 가능 부분(32)에 의해 그리고 몸체(31)와 상기 부분 사이의 인터페이스에서 흡수된다. 따라서, 커넥터가 샌드위치 보드(1) 내로 더 가압될 때, 유동 부분(3.8) 외에, 비-액화 가능 부분(32) 둘레에 내부 유동 부분(3.10)이 형성되어 커넥터가 원위 방향을 향하여 전방으로 가압될 때 상기 비-액화 가능 부분이 몸체(31)에 대해 근위 방향을 향하여 반대로 밀어낸다. 이는 도 16b에 도시된다. 상기 부분(도 16a/도 16b에서 튜브 부분)의 길이 및 고정 부분의 기하학적 형상은 그 안에서 커넥터의 원위 단부가 제 2 건물 층(1.2)에 도달할 때 비-액화 가능 부분이 몸체 내로 충분히 후퇴되어 이 경우, 커넥터가 더 이상 펀칭할 수 없다.
도 16c는 아래의 특징에 의해 도 16b의 실시예와 상이한 변형예를 보여준다:
- 액화 가능 물질의 블록 대신에 액화 가능 부분이 튜브 부분 및 원주 방향 그루브(3.9)를 가져서 도 7의 실시예와 유사하게 접혀진다.
- 상기 고정 부분은 팽창 효과를 갖도록 형성된다, 즉 상기 고정 부분은 상기 액화 가능한 부분에 대해 근위 방향을 향하여 밀어낼 때 액화되거나 아직 액화되지 않은 열가소성 물질에 외측으로 향하는 압력을 가하도록 형성된다. 이는 도 16c에서 화살표에 의해 예시된다.
서로 관계없이 실현될 수 있는 이러한 특징들 둘다 근위의 액화 존의 생성을 보조한다, 즉 열가소성 물질의 유동 부분은 근위에, 예를 들면 제 1 외측 건물 층의 바로 원위 방향으로 위치되는 부분을 포함할 수 있고, 유동 부분의 대응하는 부분이 반경방향 외측을 향하여 변위되는 것을 유발하여, 특히 제 1 외측 건물 층에 대해 바로 원위로의 고정이 예를 들면 리벳 효과에 의해 더 강하다.
도 17은 비액화 가능 부분이 튜브 부분(3.2)의 슈(shoe)인 이러한 개념의 변형예를 도시한다.
도 17은 또한 제 2 대상물(2), 예를 들면 금속 시트, 등을 제 1 대상물(1)에 고정하기에 적합하게 형성되는 칼라(3.5)를 갖는 커넥터의 원리를 보여준다. 더욱 상세하게, 이러한 개념의 관련 가능성이 도 27 및 도 67 내지 도 72를 참조하여 설명된다.
제 2 건물 층이 관통되는 것을 방지하는 조치의 다른 대안은 도 18a 및 도 18b에 예시된다. 커넥터의 튜브 부분(3.2)은 단지 매우 짧아서 튜브 부분(3.2)에 의해 둘러싸인 용적의 깊이(d)는 제 1 건물 층의 두께의 이하이다. 이에 의해, 펀칭된 부분(1.7)은 상기 용적을 채우고 이에 의해 펀칭 에지(3.4)를 보호한다, 즉 커넥터가 펀칭 에지(도 18b)로부터 가압되는 부분을 보호한다.
추가의 가능성은 열가소성 커넥터(3)의 원위 단부를 형성하는 것이며, 상기 원위 단부는 펀칭 에지(3.4)를 접을 수 있게 한다. 도 19는 원주 방향 그루브(3.9)를 갖는 튜브 부분을 구비한 커넥터를 예시하고, 상기 커넥터는 제 1 열 입력 후 상기 그루브(3.9) 옆의 열가소성 물질이 충분히 변형 가능하자 마자 커넥터가 접히게 될 것이다.
도 20a는 초기 연화 후 제 1 건물 층의 후속하는 침투가 특히 외측으로 변형가능하게 되는 외향으로 변형 가능한 레그(3.22)를 갖는 커넥터의 가능한 개념을 개략적으로 예시한다. 도 20b는 레그 부분을 갖는 커넥터의 원위 부분을 통한 수평 방향 횡단면을 도시한다(도 20a의 평면 B,C-B,C를 따라). 도 21은 변형가능한 레그(3.22)를 갖는 커넥터의 원위 부분을 통한 가능한 대안적인 횡단면을 도시한다. 도 22는 두 개의 레그 부분(3.22)을 구비한 커넥터를 참조하는 원리를 도시하고, 여기서 상기 화살표는 초기 연화 후 변형의 방향을 보여준다.
도 23은 공정 동안 액화 가능 부분(31)에 대해 근위 방향을 향하여 가압되는 비-액화 가능 부분 및 상기 레그가 커넥터 몸체(31)에 속하고 액화 가능한 부분(32)의 후퇴하는 운동에 의해 퍼지는 원리들의 조합을 포함하는 일 예를 도시한다. 이러한 단부에 대해 비-액화 가능 부분이 도 23에 예시된 바와 같이 근위 방향을 향하여 테이퍼지거나 액화되거나 아직 액화되지 않은 열가소성 물질에 외측으로 향하는 힘을 가할 수 있는 다른 램프형 특징물을 갖는다.
도 23의 실시예에서, 비액화 가능 부분(32)은 관통하지 않는다, 즉 비액화 가능 부분은 제 1 건물 층의 물질 내로 절단하지 않는 원위 방향으로 향하는 구조물을 갖는다.
레그가 퍼지는 것을 유발하는 것에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서, 액화 가능 물질을 반경 방향 외측으로 변위시키는 이러한 비-액화 가능한 부분은 다른 효과 및 목적을 가질 수 있다. 즉, 선택적으로, 접힘 구조(도 23은 이러한 효과에 대한 원주 방향 그루브(3.9)를 예시함)와 조합하여, 비-액화 가능한 부분(32)은 액화 가능한 부분(31)의 열가소성 물질이 원위에서뿐만 아니라 또한 더욱 근위 방향으로, 예를 들면 제 1 외측 건물 층(1.1)의 바로 원위 방향으로 액화되는 것을 보조한다. 액화 보조에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서, 비-액화 가능한 부분은 액화 가능한 부분(31)의 액화된 열가소성 물질 상의 외향 변위력을 유발할 수 있어, 유동 부분의 대응하는 부분이 반경방향 외측을 향하여 변위될 것이어서, 특히 제 1 외측 건물 층에 대해서도 상기 고정이 더 강하다.
도 24는 도 20a 내지 도 22의 실시예의 변형예를 보여주고, 상기 커넥터는 단계적으로 축소된 단면을 갖는다.
도 25a 및 도 25b는 레그가 시작부로부터 상대적으로 가요적이고 비-액화 가능 물질의 링과 같은 안정화 부재(41)인 일 실시예의 일 예를 도시한다. 상기 링(또는 다른 안정화 부재)는 초기에 커넥터의 원위 단부에 근접하게 위치되고 제 1 대상물 내로 커넥터의 도입에 의해, 특히 제 1 건물 층의 근위 대면 표면에 접함으로써 후방으로(화살표)로 변경될 것이다.
도 26은 커넥터가 측방으로부터, 즉 측면으로부터 경량 건물 부재에 고정될 수 있는 가능성을 예시한다. 특히, 경량 건물 부재는 그의 에지를 따라 수직을 향하여 그리고 다른 외측 건물 층을 향하여 굽혀지는 외측 건물 층들 중 하나에 의해 마무리되도록 형성될 수 있으며 도 26에 예시된 바와 같이 다른 외측 건물 층에 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 굽혀진 외측 건물 층(도 26에 예시된 예에서 제 1 외측 건물 층(1.1))은 에지 마무리 섹션(1.11)을 가지며, 상기 커넥터(3)는 상기 마무리 섹션(1.11)과 접촉됨으로써, 그리고 도 26에 예시된 바와 같이, 실질적으로 수평방향 가압력에 의해 경량 건물 부재 내로 가압될 수 있다. 이러한 종류의 실시예들은 인터라이닝 층(1.3)이 충분히 안전하게 되어 제 2 가압력에 반력을 가하기에 충분히 안정적이고 상기 반력은 에너지 입력의 효과에 의해 유동가능하게 되도록 커넥터의 열가소성 물질에 대해 충분하다. 인터라이닝 층(1.3)에 의한 반력이 전술한 방법에 의해 견고한 고정을 가능하게 하기에 충분하지 않은 경우, 도 16 내지 도 25를 참조하여 설명된 커넥터를 세이핑(shaping)하거나 커넥터에 예를 들면 이하에서 설명된 종류의 다른 접을 수 있는 구조를 제공하는 것과 같은 부가 조치가 수용될 수 있다.
또 다른 원리는 도 27을 참조하여 설명된다. 커넥터(3)는 칼라(3.5)의 원위에 플러그 부분(3.28)을 가지며, 상기 플러그 부분은 제 1 대상물(1)에 고정될 제 2 대상물(2) 내의 개구보다 약간 더 큰 횡단면(적어도 하나의 면내 크기에 대해)을 가지도록 치수화된다. 그러나, 플러그 부분의 횡단면은 샤프트 및/또는 이의 원위의 튜브 부분보다 실질적으로 더 크고, 상기 샤프트 및/또는 튜브 부분은 공정 동안 제 1 대상물 내로 관통한다. 공정의 마지막을 향하는 플러그 부분은 개구 내로 가압되고, 상기 기계적 진동 에너지 및 가압력이 플러그 부분과 제 2 대상물 사이의 타이트한 연결을 유발한다.
플러그 부분(3.28)은 원주 방향으로 연속적으로 조밀될 수 있다. 대안적으로, 플러그 부분은 예를 들면 플러그 부분으로서 기능하는 것에 부가하여 에너지 지향 특성을 가질 수 있는 복수의 반경방향으로 형성되는 리브를 포함함으로써, 구조화될 수 있다. 이는 건물 층이 균일하게 조밀하지 않으나 예를 들면 강화된 양털/PP/유리 섬유 조성물로 구성되는 경우에 특히 중요할 수 있다.
플러그 부분과 제 2 대상물 사이의 타이트한 연결 및/또는 이에 따른 플러그 부분과 제 1 건물 층 사이의 타이트한 연결은 가압 피트, 중합체-중합체 용접 연결, 상기 플러그 부분의 용융 및 재-고형화 물질에 의한 제 2 대상물/제 1 건물 층의 물질이 상호 침투 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
도 27에는, 커넥터(3)가 열가소성 물질로 이루어지는 것이 도시된다.
어느 한 경우에도, 플러그 부분과 제 2 대상물(2) 사이의 연결은 제 2 대상물의 근위 및 제 2 대상물의 원위 사이에 밀봉을 유발할 수 있다.
다수의 적용에 대해, 커넥터는 제 1 대상물에 고정될 때 제 1 대상물에 대해 정밀하게 위치설정되는 것이 필요하다. 도 28 내지 도 31은 커넥터가 제 1 대상물에 고정될 때 커넥터가 제 1 대상물에 정밀하게 위치 설정되는 제 1 가능성을 예시한다.
도 28, 도 29, 및 도 30에 도시된 커넥터(3)는, 펀칭 에지(3.4)를 형성하는 원위 에지를 갖는 튜브 부분(3.2)에 부가하여, 예를 들면 중앙 안내 부분(3.30)을 포함한다. 상기 안내 부분(3.30)은 펀칭 에지(3.4)에 의해 규정된 평면보다 원위 방향으로 더 돌출한다. 이에 의해, 커넥터가 제 1 대상물에 대해 위치 설정되어 원위 대면 표면 부분(펀칭 에지)이 제 1 건물 층과 접촉하게 될 때 및 예를 들면 도 31에 예시된 바와 같이, 가압력이 설정되기 전(및 또한 대부분의 실시에에서 기계적 진동이 설정되기 전에), 안내 부분은 제 1 건물 층(1.1) 내의 안내 홀(1.10)에 도입될 수 있다. 제 1 대상물 내의 안내 홀은 드릴링 또는 펀칭에 의한 것과 같이 종래의 수단을 사용하여 원하는 정밀도로 미리-제작될 수 있고 위치 설정될 수 있다.
안내 홀(1.10) 및 안내 부분(3.30)이 함께 제 1 대상물에 대한 커넥터의 위치를 한정하기 때문에, 소노트로드(6)는 정밀하게 위치되는 것이 필요하지 않고 도 31에도 예시된 바와 같이, 커넥터의 형상에 정밀하게 맞는 형상을 갖는 것이 필요하지 않다.
공정 동안 안내 부분(3.30)은 적어도 부분적으로 유동가능하게 될 수 있고 인터라이닝 층의 구조를 상호 침투하게 할 수 있고 및/또는 접히고 및/또는 변형되게 할 수 있다. 이를 위해, 안내 부분(3.30)은 열가소성 물질일 수 있다. 게다가 또는 대안으로서, 안내 부분은 단지 상대적으로 약하게 커넥터의 나머지 부분에 연결되는 방식으로 장착될 수 있어, 공정 동안 에너지 입력에 의해 연결이 손상되고 느슨하게 될 수 있다. 예를 들면, 도 28의 실시예에서, 안내 부분(3.30)은 축방향 힘에 대해 커넥터의 몸체(3.1)에 의해 직접 지지되지 않는 방식으로 장착 부분(3.31)에 연결되어 충분한 축방향 힘이 안내 부분(3.30)을 전단할 수 있다. 도 29의 실시예에서, 안내 부분(3.30)은 슬릿이어서 안내 부분이 퍼지도록 변형될 수 있는 두 개의 레그를 포함한다. 도 30의 실시예에서, 또한 슬릿 구성이 선택될 수 있고(도 30에서는 볼 수 없음) 및/또는 안내 부분(3.30) 내로 연장하는 체결 구멍(3.13)은 안내 부분의 근위 단부를 향하여 국부적으로 약한 지점을 유발한다.
실시예에서, 안내 부분 및 대응하는 안내 구멍은 회전 대칭적이지 않은 횡단면을 가지도록 구성될 수 있어 위치뿐만 아니라 가능한 배향의 이산 번호가 규정된다. 도 28은 근위-원위 축선 둘레로의 회전에 대해 대칭인 안내 부분의 일 예를 도시한다.
도 28 내지 도 30은 본 발명에 따른 커넥터의 추가 선택적 특징을 보여준다. 즉, 커넥터 각각은 근위 단부로부터 내측으로 연장하는 체결 구멍(3.13)을 갖는다. 체결 구멍(3.13)은 구조에 따라 관통 구멍(도 28 및 도 29) 또는 블라인드 구멍(도 30)일 수 있다. 체결 구멍(3.13)은 그 안에 삽입될 스크류 또는 다른 패스너(제 1 대상물에 연결되는 추가 대상물의 체결 부분을 포함함)를 위해 기능할 수 있어, 커넥터가 제 1 대상물에 연결된 추가 대상물에 대한 고정물(anchor)로서 기능할 수 있다. 이는 선택적으로 제 2 대상물을 제 1 대상물로 고정하기 위해 기능할 수 있는 이후에 논의되는 칼라와 조합될 수 있다. 체결 구멍(3.13)은 선택적으로 스레드 또는 다른 체결 구조물을 포함할 수 있다.
제 1 대상물에 대해 정밀하게 커넥터를 위치 설정하기 위한 제 2 옵션은 제 1 대상물에 대해 소노트로드(또는 별개의 안내 공구)를 정밀하게 위치 설정하는 단계 및 공정 동안 소노트로드(또는 별개의 안내 공구, 각각)에 의해 커넥터를 안내하는 단계를 포함한다. 커넥터의 안내 만입부(3.6)와 협동하는, 안내 돌기(6.6)에 의한 소노트로드에 의해 커넥터를 안내하는 원리가 도 2 및 도 3에 도시된다. 도 32는 안내 만입부(3.6)를 구비한 커넥터(3) 및 대응하는 안내 돌기(6.6)를 구비한 소노트로드(6)의 추가 예를 예시한다. 도 32의 실시예에서 안내 만입부(3.6)는 체결 구멍(3.13) 및 이의 근위에 제공된다. 대안적으로 또한 안내 만입부로서 체결 구멍을 사용하는 것이 가능하다.
수용하는 만입부의 원리와 관계없이, 도 32의 실시예는 다른 특별한 특징을 갖는다: 커넥터(3)는 안내 만입부(3.6)를 구비한 헤드 또는 몸체 부분(3.1) 및 원위 펀칭 에지(3.4)를 형성하는 원위 돌출 튜브 부분(3.2)을 갖는다. 예를 들면, 도 2의 실시예와 대조적으로, 커넥터는 헤드 또는 몸체 부분(3.1)로부터 원위 방향으로 연장하는 중앙 원위 돌기로서 형성되는 패스너 수용 부분(3.12)을 더 포함한다. 패스너 수용 부분(3.12)에는, 체결 구멍(3.13)이 있다. 체결 구멍은 나사 또는 핀과 같이, 패스너를 삽입하기 위해 기능할 수 있다. 사용될 패스너의 특성 및 커넥터의 물질 특성에 따라, 체결 구멍은 이에 따른 구조, 예를 들면 내부 스레드를 포함할 수 있다.
체결 구멍 대신, 또는 이에 부가하여, 커넥터는 다른 체결 구조, 예를 들면 암형 체결 구조대신 수형 체결 구조(예를 들면 나사형성 바 등)를 가질 수 있다. 이에 따라 사용된 소노트로드는 이러한 체결 구조물을 수용하고 이에 의해 체결 구조물 내로 진동의 직접적인 커플링을 회피하는 이에 따른 만입부를 가질 수 있다.
도 33a 및 도 33b에 도시된 커넥터(3)는 고정 구조물(공정 동안 유동가능하게 되는 열가소성 물질을 포함하고 해당되는 경우 펀칭 구조물)에 부가하여, 또한 연결 로케이션, 특히 모든 치수(x,y,z)에 대해 규정되는 연결 로케이션을 규정하는 연결 구조물을 포함하는 커넥터의 일 예이다. 도시된 실시예에서 연결 구조물은 고정 구조물과 일체의 커넥터 페그(3.16)로 구성된다.
연결 구조물- 도시된 실시예에서 연결 페그(3.16)-은 특히 측방향으로 배열되도록 한다. 이는 연결 구조물(3.16)의 배열이 삽입 축선(20)에 대해 대칭이 아니라 축선(20)에 대해 벗어남을 의미한다. 삽입 축선(20)은 일반적으로 삽입 동안 가압력이 따라서 인가되고 삽입 동안 따라서 이동이 적어도 주로 발생하는 축선이다. 삽입 축선(20)은 일반적으로 펀칭된 부분의 중심이다. 이에 따라, 상기 축선은 특히 커넥터의 튜브 부분 또는 펀칭 또는 파손 윤곽 및/또는 피어싱 스팟을 규정하는 다른 구조물에 의해 규정된다.
이에 의해, 연결 로케이션의 위치는 축선(20) 둘레의 회전 각도에 종속한다. 따라서, 이후 논의되는 실시예의 대부분과 대조적으로, 커넥터가 제 1 대상물에 대해 위치되고 그 안에 고정될 때 위치뿐만 아니라 이의 배향이 규정되어야 할 수 있다.
이에 따른 연결 구조물의 일 예는 예를 들면 힌지 등의 피봇, 스레드 연결, 등을 위한 고정물 상으로 다른 아이템을 클립 결합하기 위한 구조물과 같이 고정 구조물로부터 규정된 방향 내로 돌출하는 (페그와 같은) 구조물일 수 있다.
도 33a 및 도 33b의 커넥터(3)는 원위 대면 접합 페이스(3.18)를 규정하는 플레이트형 몸체 부분(3.1)을 포함한다. 접합 페이스(3.18)로부터, 원위 펀칭 에지(3.4)를 갖는 튜브 부분(3.2)은 원위를 향하여 돌출한다. 근위를 향하여, 커넥터는 베이스 벽(3.15)을 포함하고 이 베이스 벽으로 부터 연결 페그(3.16)가 측방향으로 돌출한다. 베이스 벽은 축선(20)에 대해 중심에서 벗어나 배열된다. 또한, 커넥터는 베이스 벽(3.15)에 대해 수직하게 연장하고 연결 페그 상에 작용하는 힘에 대해 기계적 안정성을 강화하는 복수의 보강 벽(3.14)을 포함한다.
원위 대면 접합 페이스는 접합 페이스(3.18)가 대상물의 근위 대면 표면 부분에 접할 때까지 가압력이 인가되는 공정 후 연결 구조물의 z 방향을 규정한다.
도 33a 및 도 33b의 실시예에서의 커넥터(3)뿐만 아니라 도 34 및 도 35의 실시예의 커넥터는 이후 예를 들면 자동차의 후방 소하물 선반의 마운트(mount)일 수 있다.
커넥터를 고정하기 위한 소노트로드(6)는 커넥터의 형상에 적용되도록 형성될 수 있다. 특히, 도 33a에 도시된 바와 같이, 커넥터는 보강 벽(3.14)과 베이스 벽(3.15) 사이에서 맞물림으로써 상기 몸체 부분(3.1) 상에 근위로부터 충돌하도록 형성될 수 있다. 게다가 또는 대안으로서, 또한 도 33a에서 점선으로 도시된 바와 같이, 커넥터(3)의 돌출 칼라(3.5)를 제공하는 것이 가능하다. 몸체 부분(3.1) 상에 직접 벽들 사이에 맞물리는 소노트로드, 필요한 경우 보강 벽(들)에 대한 만입부를 갖는 소노트로드와의 배열은 가압력 및 진동이 고정 부분 내로 직접 커플링되는 특징을 갖는다.
연결 로케이션을 포함하는 실시예에서, 연결 로케이션의 위치 및/또는 배향은 축선(20) 둘레의 커넥터의 배향에 종속하고, 진동 입력에 의해 커넥터가 삽입 동안 소정의 제어되지 않은 비틀림 운동이 가해질 수 있기 때문에, 고정 공정 동안 커넥터의 배향을 가이드하는 것이 필요할 수 있다. 도 33a 및 도 33b의 실시예에서, 베이스 벽(3.15) 및/또는 보강 벽(3.14)은 소노트로드의 대응하는 형상과 함께 이를 위해 사용될 수 있어, 소노트로드의 배향이 커넥터의 배향을 규정한다.
게다가 또는 대안으로서, 도 34(우측 패널이 안내 만입부(3.6) 상의 확대 평면도로서 도시됨)에 스케치된 바와 같이, 커넥터 및 소노트로드는 커넥터의 대응하는 안내 만입부(3.6)와 맞물리는 소노트로드의 직사각형 안내 돌기와 같이 원형 대칭이지 않은 이에 따른 안내 구조물을 포함할 수 있다. 안내 돌기 및 안내 만입부의 다른 형상이 가능하고 육각형, 별-형상과 같은 나사 머리를 위한 임의의 공지된 형상을 포함한다.
도 34의 실시예는 고리형 베이스 벽(3.15)을 포함하고 이 베이스 벽으로부터 연결 페그(3.16)가 외측으로 돌출하고, 상기 베이스 벽은 예를 들면 원형 또는 직사각형 윤곽을 따라서 포트(pot)의 바닥을 규정하는 커넥터 몸체를 구비한 포트형 구조물을 형성하며, 상기 소노트로드는 공정 동안 이러한 바닥에 대고 가압된다.
도 35에 개략적으로 스케치된 바와 같이, 고정 구조물 외에 연결 구조물 또는 다른 중심을 벗어나는 기능적 구조물의 양태를 실시하는 실시예들은 제 1 양태를 실시하는 실시예로 제한되지 않는데, 상기 제 1 양태는 제 1 가압력 및/또는 제 2 양태를 인가함으로써 상기 인터라이닝 층에 대한 부착 로케이션에서 제 1 외측 건물 층(연속적으로 남아 있을 수 있음)의 부분을 변위시키는 단계를 포함한다. 도 35는 도 34의 실시예의 대응하는 구조물과 유사한 근위 부분을 가지지만 고리형이 아닌 베이스 벽을 가질 수 있다.
이와 관계 없이, 고정 구조물은 예를 들면 제 1 건물 층을 통하여 그리고 고정을 위한 인터라이닝 층 내로 가압되는 고정 구조물 핀 부분(3.17)을 포함한다.
도 35의 실시예에서 핀 부분(3.17)은 복수의 축방향으로 형성되는 에너지 디렉터(a plurality of axially running energy directors), 즉 반경방향으로 돌출하는 윙(wing; 3.19)을 갖는다.
도 33 내지 도 35의 실시예는 커넥터의 기하학적 형상에 적용된 소노트로드를 이용하는 단계를 포함한다. 이러한 단계는 항상 필요한 것은 아니다. 도 66은 몸체 부분(3.1)이 일반적인 소노트로드를 위한 일반적으로 평평한 커플링 표면을 형성하는 실시예를 도시한다.
도 66의 실시예는 독립적으로 또는 서로 조합하고 및/또는 도 66에 예시된 다른 특징과 조합하여 실현될 수 있는 부가 특징을 갖는다:
- 커넥터(3)는 복수의 절단 부재, 즉 두 개의 절단 부재를 갖는다. 이러한 절단 부재 각각은 원위 펀칭 에지를 구비한 튜브 부분(3.2)에 의해 구성된다.
튜브 부분(들)은 원형이지만 대략 직사각형 외측 윤곽을 갖는다. 일반적으로, 주변 벽 내부의 중공형 공간을 남기는 임의의 횡단면이 사용될 수 있다.
- 원위 펀칭 에지는 날카롭지 않고 무디다.
- 절단 부재(들) 외에, 커넥터는 접합 돌기(3.71)를 제어하는 공정을 갖는다. 도 66에서, 절단 에지와 함께 이러한 접합 돌기는 트리포드(tripod)를 형성하여 커넥터가 제 1 건물 층과 접촉할 때, 커넥터 위치는 잘 규정되고 안정적이다.
○ 이러한 종류의 접합 돌기(3.71)는 후속하는 공정 동안 접혀지거나 용융될 수 있다. 접합 돌기는 제 1 건물 층을 반드시 관통하여야 하는 것은 아니다, 즉 접합 돌기는 임의의 피어싱 성능을 가질 필요가 없다.
○ 공정의 초기 단계 동안 커넥터를 안정화하는 것 외에, 또한 커넥터 몸체(3.1)가 상당한 측방향 연장부를 갖는 경우 바람직하지 않은 굽힘 진동을 감쇄한다.
도 36은 도 33a 내지 도 35를 참조하여 설명된 원리를 기초로 하는 커넥터를 도시한다. 이러한 도면들의 실시예에 비해, 연결 구조물은 페그가 아니라 베이스 벽(3.15) 내의 체결 구멍이다.
도 37의 실시예에서, 도 33a 내지 도 36에서 도시된 판형 몸체 부분 및 벽(리브) 대신에 커넥터가 이용되고, 상기 커넥터는 삽입 축선에 대해 자체적으로 중심에서 벗어나고 또는 이러한 축선에 대해 중심에서 벗어나는 기능적 구조물을 수용하는, 또는 둘다를 포함하는 폐쇄형 하우징(3.31)을 갖는다.
도 37에서, 축선(일점쇄선으로 도시됨)에 대해 중심에서 벗어나는 기능적 구조물은 연결 구조물이 아니고 다른 기능적 부분이다. 도 37은 하우징 내에 점선으로 도시된 두 개의 부분을 개략적으로 예시한다. 이러한 기능적 구조물은 센서, 안테나, 광원, 카메라, 음향 변환기 등을 포함할 수 있다.
도 37에서 도시된 바와 같은 폐쇄형 하우징을 구비한 실시예에는 고정 부분, 예를 들면 튜브 부분(3.2)에 하우징의 원위 대면 단부 페이스로부터 진동 에너지를 커플링하기 위한 수단이 제공된다. 도 56은 도시된 실시예에서 연결 페그(3.16)를 갖는 커넥터(3)의 일 예를 예시하며, 커넥터의 튜브 부분(3.2)은 하우징을 통하여 커넥터의 근위 단부 페이스로 연장한다. 여기에서 상기 하우징은 원위를 향하여 개방될 수 있다. 하우징이 원위 방향을 향하여 개방되는 경우, 기능 부분의 접합 부분은 하우징의 수직 벽의 원위 에지에 의해 구성된다.
근위 단부 페이스로부터 고정 부분으로의 진동 에너지를 커플링하는 다른 해결책, 하우징 또는 다른 수직 구조물을 통하여 연장하는 수직 보강 벽과 같은 해결책이 가능하다.
도 38은 펀칭 에지를 구비한 하나의 튜브 부분 대신, 커넥터가 복수의 절단 부재를 포함할 수 있는 것이 예시된다. 도 38에서, 이러한 절단 부재들 각각은 원위 펀칭 에지를 구비한 튜브 부분에 의해 구성된다.
도 6, 도 7, 도 19, 도 20a 내지 도 21, 도 23 등에 도시된 커넥터의 실시예는 공정에서 변형되는, 특히 외측으로 향하여 접힐수 있는 원위 단부 섹션을 포함한다. 제 1 대상물 및 치수의 물질 조성에 따라, 특히 제 1 대상물의 두께(근위-원위 연장) 및 커넥터의 튜브 부분/원위 단부 섹션의 두께에 따라, 이러한 붕괴의 제어는 이슈가 될 수 있고, 이같은 제어를 가하는 조치가 취해질 수 있다.
게다가 또한 대안으로서, 열가소성 물질의 유동 부분이 단지 구조물을 원위 방향으로 관통하지 않고 제 2 외측 건물 층 근처에서 또한 첫째, 증가된 서로 관통하는 용적에 대해 및 둘째, 리벳형 효과를 생성하는 제 1 건물 층의 바로 원위 방향으로 유동한다. 예를 들면, 도 7, 도 16c, 및 도 23의 실시예는 더 근위 위치에서 열가소성 물질의 이러한 유동에 대한 조치를 포함한다.
일반적으로, 또한 유동 부분이 제 1 건물 층의 바로 원위 방향으로 유동하거나 명명된 크기에 종속하지 않고, 실시예에서 이에 영향을 미치는 것이 바람직할 수 있다.
도 39에 도시된 커넥터의 실시예는 복수의 레그를 갖는 커낵터의 일 예이지만, 도 20a, 도 20b, 및 도 21, 또한 도 25a 내지 25b와 대조적으로, 레그(3.22)는 공정 동안 미리 결정된 파손 지점으로서 기능하는 적어도 하나의 브리지 부분(3.23)에 의해 초기에 연결된다.
도 40의 실시예에서, 튜브 부분은 적어도 하나의 안정 장치 리브(3.21)에 의해 안정화된다. 특히, 외측 건물 층이 비교적 강한 경우, 이 같은 안정 장치 구조물은 (예를 들면 도 39, 또는 도 21에 예시된 바와 같이, 선택적으로 복수의 레그를 포함할 수 있는) 튜브 부분이 제 1 외측 건물 층의 일 부분을 변위시키는 초기 단계 동안 접히는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 40에 예시된 바와 같이, 안정 장치 구조물은 또한 커넥터를 경량 건물 부재로 가압하는 후속하는 단계 동안 외향(반경 방향에 대해) 압력을 가하도록 형성될 수 있다. 도 40에서 화살표에 의해 예시된 바와 같이, 커넥터가 인터라이닝 물질 내로 가압될 때, 예시된 예에서 바우형, 오목한 외형은 이러한 외향 압력을 유발할 것이다.
도 40에서 평면 A-A를 따른 가능한 단면의 상세를 도시하는, 도 40a는 커넥터의 튜브 부분(3.2)의 단면이 원형일 필요가 없는 것을 예시한다. 오히려, 도 40a의 실시예에서, 커넥터는 안정 장치 리브(3.21)가 튜브 부분(3.2)에 연결되는 위치에서 축방향으로 형성되는 노치를 갖는다. 이에 의해, 지향된 압력에 의해 튜브 부분의 열가소성 물질의 외향 압력이 선호될 수 있다.
도 40b는 도 40의 평면 B-B를 따른 가능한 횡단면의 상세를 보여준다. 원주 방향 그루브(3.9)는 전체 주변 둘레에 반드시 형성될 필요는 없지만 특히 안정 장치 리브(3.21)이 상부 부분에 연결되는 부분에서 중단될 수 있다.
도 41은 커넥터의 가능한 수평 방향 횡단면을 도시한다. 교차된 배열로의 원형 기하학적 형상 및 안정 장치 리브(2.21)의 조합은 특히 안정적이다.
도 42는 대안적인 고정 부분의 횡단면을 예시하고, 상기 고정 부분은 원형 대칭이진 않지만 직사각형 횡단면을 가질 수 있다. 이 같은 실시예에서, 도 42에 도시된 바와 같이 배열된 특히 안정 장치 리브(2.21)와 같은 안정 장치 구조물이 유리할 수 있다.
도 43은 원위 대면 팁(3.25) 또는 에지를 향하는 안정 장치 리브(3.21)를 가져서 공정 동안 커넥터에 의해 관통되는 인터라이닝 물질이 화살표의 방향으로 강제되어 튜브 부분(3.2) 또는 레그 상에 외향 력을 가하는 커넥터를 예시한다.
도 57의 커넥터는 이후 설명되는 그루브 대신 접힘 존을 규정하는 내향 숄더(3.51)에 의해 형성된 횡단면 스텝(cross section step; 3.52)을 갖는다. 그루브 대신 횡단면 스텝에 의해 규정된 접힘 존은 사출 성형 공정에 의해 제조하기가 더 용이한 장점을 가질 수 있다.
도 40의 실시예와 유사하게, 도 57의 커넥터(3)는 적어도 하나의 보강 리브(3.21)를 갖는다. 도 57a 및 도 57b는 도 57의 평면 A-A의 두 개의 가능한 선택적인 횡단면을 도시한다. 도 57a의 실시예는 보강 리브가 튜브 부분(3.2)에 연결되는 위치에 노치를 포함하는 대신, 도 57b의 실시예에서, 커넥터는 대응하는 위치에서 외향 벌지(outward bulge)를 갖는다. 이에 의해, 도 57a의 실시예에서, 외향으로의 접힘은 보강 리브가 튜브 부분(3.2)와 만나는 위치와 상이한 위치에서 주로 선호되는 반면 도 57b의 실시예에서, 외향으로의 접힘은 (또한) 이 위치에서 선호된다.
도 57은 또한 상대적으로 강성일 수 있는 변위된 부분(1.7)이 또한 더 근위 위치에서, 특히 제 1 외측 건물 층(1.1)의 바로 원위의 위치에서, 열가소성 물질에 대한 외향 압력에 기여할 수 있는 원리를 예시한다. 즉, 인터라이닝 층 물질 내로 원위를 향하여 가압됨으로써 변위 부분이 커넥터 상에 반력을 가하게 될 것이다. 커넥터가 도 57에 도시된 바와 같이 보강 리브(3.21)가 오목형이 되는 것에 의한 것과 같이 적절히 형성되는 경우, 이는 도 57에서 화살표에 의해 예시된 바와 같은 스프레딩 효과(spreading effect)를 유발할 수 있다.
도 44는 커넥터 형상에 부가하여 또는 커넥터 형상에 대한 대안으로서 또한 공정 파라미터가 원위 단부뿐만 아니라 더욱 근위 방향으로 열가소성 물질 부분의 액화를 보조하기 위해 이용될 수 있는 것을 예시한다. 도 44는 시간의 함수로서 진동 파워(12)를 개략적으로 도시한다. 초기 스테이지(A) 동안, 커넥터가 제 1 외측 건물 층을 통하여 강제될 때까지 진동 파워- 및 이에 따른 진동 진폭-이 높다. 이어서, 제 2 스테이지(B)에서, 파워가 실질적으로 감소된다. 이에 의해, 상기 공정이 느려지고 원위 단부에서의 물질이 액화되어 유동하게 되어 덜 날카롭게 되고 원위를 향한 전진이 느려지고 심지어 중단되어, 근위에서 에너지 흡수가 강화된다. 선택적으로, 중간 페이즈(B')(점선)에서, 에너지 입력은 제 1 및 제 2 페이즈들 사이에서 중단되어 원위 단부에서의 물질이 소정의 정도로 심지어 재-고형화될 수 있다.
도 45는 대안적인 제 1 대상물이 적은 두께의 인터라이닝 층(1.3)을 갖는 경량 건물 부재이고 이후에 논의되는 제 1 대상물에 비해 강화된 밀도의 일 예를 개략적으로 도시한다.
이러한 경량 건물 부재는 예를 들면 열가소성 물질을 포함하는 경량 다공성 구조물인 인터라이닝 층을 구비하여 존재한다. 일 예로서, 경량 건물 부재
예를 들면, 목재/폴리프로필렌(PP) 또는 유리 섬유-PP 합성물의 양털형 외측 건물 층 및 인터라이닝 층의 PP 벌집형 구조물과 같은 PP 구조물을 갖는 경량 건물 부재가 존재한다.
도 46은 감소된 경도의 외측 건물 층을 갖는 소정의 경량 건물 부재에서, 제 1 외측 건물 층(1.1)이 커넥터가 관통하는 위치 둘레에서 국부적으로 변형될 수 있다. 이러한 변형을 보상하기 위하여, 커넥터는 선택적으로 오목한 원위 대면 표면을 갖는 헤드 부분(3.42)을 가질 수 있다.
도 48은 고정 공정의 마지막을 향하여 제 1 외측 건물 층에 대해 가압되고 이에 의해 액화되어 제 1 건물 층의 구조물을 침투하고 및/또는 제 1 외측 건물 층 및/또는 인터라이닝 층을 용융하도록 위치되고 형성되어 용접부를 형성하는 근위의 원위 대면 융합 에지(3.44)를 제공하는 옵션을 예시한다.
이에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서, 열가소성 인터라이닝 층을 포함하는 실시예에서, 고정은 구조물의 침투에 부가하여 인터라이닝 층의 열가소성 물질과 커넥터의 열가소성 물질 사이의 용접을 포함할 수 있다.
도 49a 및 도 49b는 초기 단계에서 그리고 에너지 입력 후, 각각 접힐 수 있는 커넥터의 추가 실시예를 도시한다. 커넥터는 근위 영역에서, 복수의 개구(3.45)를 포함한다. 개구들 사이의 커넥터 물질이 더 약하다는 사실은 에너지 집중 효과를 유발할 것이다. 열가소성 커넥터 물질 내의 내부 마찰이 충분히 높은 경우, 액화가 원위 단부에 부가하여, 개구의 영역에서 세팅될 것이다. 따라서, 유동 부분(3.8)은 원위 단부에 일 부분을 갖고 이에 부가하여 개구의 높이에 일 부분을 갖는다. 이는 개구(3.45)가 이에 따라 배열된 경우 제 1 건물 층(1.1)의 바로 원위에서의 반경 방향 유동을 유발하기 위해 이용될 수 있다. 도 49b는 공정 후 제 1 건물 층(1.1)의 위치를 점선으로 도시한다.
앞에서 언급된 바와 같이, 실시예에서, 상기 공정은 초기 단계 후 원위 유동 부분이 커넥터가 소정의 위치에 도달한 후 에너지 입력을 중단함으로써 재-고형화되는 것을 허용하고 추가 단계에서, 에너지 입력을 다시 시작하여, 에너지 흡수가 개구들(3.45) 사이의 영역에 집중되어 도 49a 및 도 49b에 도시된 바와 같은 접힘이 시작되거나 계속되도록 수행될 수 있다.
도 50은 개구(3.45)가 접힘 존(3.46)에 배열되는 커넥터(3)의 변형예를 도시하는 반면, 접힘 존(3.46)들 사이에, 힘 전달 존(3.47)이 있다. 힘 전달 존은 공정의 초기 스테이지 동안 제 1 외측 건물 층을 뚫는 원위 대면 펀칭 에지를 포함한다.
도 51은 관통 개구일 수 있는, 개구(3.45)의 형상이 반경 방향 또는 원주 방향으로 힘을 발생하기 위해 사용될 수 있는 원리를 개략적으로 예시한다. 도 51에 도시된 개구(3.45)의 형상은 단면이 편능형(rhomboid)이어서 축방향(도 51에서 상하 방향)에서 가압력이 축방향에 대해 수직한 방향으로 전단력을 발생한다.
도 52는 도 32의 실시예와 유사한 커넥터의 일 실시예를 도시한다. 관련된 물질의 물질 강도에 따라, 체결 구멍(3.13) 및/또는 정밀한 규정을 요구하는 다른 구조물을 갖는 커넥터는 이러한 정밀한 규정의 구조물이 에너지 입력에 의한 공정 동안 붕괴되지 않아야 하는 도전을 특징으로 할 수 있다.
도 52의 배열체는 이러한 문제점에 대한 제 1의 가능한 해답을 보여준다. 소노트로드(6)는 돌출 특징, 즉 원주 방향 돌기(6.11)를 가져서 소노트로드가 커넥터(3)의 주변 부분에 대해서만 가압되고, 상기 부분은 튜브 부분(3.2)의 위치에 대응하는 측방향 위치를 가져서 가압력이 단지 튜브 부분(3.2)의 위치에 대응하여 가압력이 펀칭 원위 단부에 직접 전달될 수 있다. 중앙 부분이 가압력에 의해 영향을 받지 않으며 이에 따라 체결 구멍(3.13) 둘레의 영역이 상대적으로 안정되게 유지될 수 있다.
도 58의 변형예에서, 커넥터(3)는 패스너 수용 부분(3.12)에 의해 구성되는 중앙 부분 및 튜브 부분(3.2)을 포함하는 주변 부분을 연결하는 조인트(3.45)를 갖는다. 조인트는 중앙 부분과 주변 부분 사이의 소정의 탄성 변형을 가능하게 하는 국부적으로 얇은 부분(local thinning)으로 구성된다. 소노트로드(6)는 단지 주변 부분에 충돌하고 이에 의해 예를 들면 제 1 건물 층의 변위된 부분에 의해 중앙 부분이 기계적 저항에 직면할 때, 상기 변위된 부분은 압축된 인터라이닝 층에 의해 저항에 직면하고-조인트(3.45)는 기계적 진동에 대해 주변 부분으로부터 중앙 부분을 커플링 해제하게 될 것이다, 즉, 기계적 진동이 본질적으로 중앙 부분 내로 커플링되지 않을 것이다.
도 52 및 도 58을 참조하여 예시된 개념은 개별적으로 또는 조합하여 다른 실시예에 대한 옵션 및 본문에서 설명된 원리가 될 수 있고 도 28 내지 도 31을 참조하여 설명된 실시예 및 원리를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
도 53은 도 52 및 도 58의 구성의 변형예에 대한 소노트로드를 도시하고, 원주 방향 돌기(6.11) 외에 상기 소노트로드는 채결 구멍과 협동하는 중앙 안내 돌기(6.6) 또는 커넥터의 전용 안내 구조물을 갖는다. 소노트로드에 대해 커넥터를 안내하는 것 외에 이 같은 안내 돌기(6.6)는 또한 안내 돌기가 맞물리는 만입부, 예를 들면 체결 구멍을 안정화하는 효과를 갖는다.
소노트로드(6)의 추각 변형예가 도 54에 도시된다. 도 52의 소노트로드의 이러한 변형예는 스프링(6.13)을 통해 소노트로드의 몸체에 연결되는 중앙 가압 부분(6.12)을 갖는다. 이에 의해, 중앙 가압 부분은 커넥터의 중앙 부분에 제어된 가압력을 가하기 위해 구비되고, 상기 가압력은 스프링 상수에 의해 규정된다. 이에 의해, 가압력은 접촉 페이스를 통해 가해질 뿐만 아니라 중앙 부분 상에 가해진다. 이는 특히 제 2 가압력의 인가 동안 중앙 부분이 상당한 저항이 가해질 것이 예상되는 경우 유리할 수 있다. 중앙 부분 상의 가압력은 이러한 저항력과 적어도 소정의 정도로 균형이 맞춰질 수 있다.
그러나, 스프링에 의한 중앙 가압 부분(6.12)은 본질적으로 소노트로드 몸체로부터 커플링 해제되어 기계적 진동 에너지를 전달하지 않는다. 이에 의해, 체결 구멍 또는 다른 정밀하게 규정된 구조물을 갖는 커넥터의 중앙 부분은 불필요한 에너지 입력 및 중앙 부분의 액화를 회피하면서 주변 부분과 함께 제 1 대상물 내로 부드럽게 가압된다.
도 52 및 도 53의 실시예의 특징(선택적인 안내 돌기(6.6))외에, 도 55의 변형예는 추가 특징을 갖는다. 즉, 소정의 실시예에서, 예를 들면, 나사 또는 다른 패스너가 체결 구멍에 커플링되는 경우, 커넥터는 규정된 원위 대면 표면을 갖는 것이 필요하고, 원위 대면 패스너 헤드 페이스(distally facing fastener head face)가 근위 대면 표면에 접한다. 유사하게, 패스너 및 이에 의해 제 1 대상물에 고정된 다른 부재는 근위 패스너 표면에 대해 놓일 수 있으며 이때 정밀하게 규정되는 것이 필요하다. 그러나, 커넥터 내로 에너지를 커플링하고 가압하는 공정에서, 작동 파라미터에 따라, 커넥터의 소정의 물질이 소노트로드(6)와 바로 접촉하여 용융할 수 있고 이는 소노트로드와 커넥터 사이의 접촉 페이스 옆에서 부풀어 오르며 이러한 부풀어 오름은 커넥터의 근위 단부가 정밀하게 규정되게 한다.
따라서 도 55의 실시예의 커넥터(3)는 체결 구멍(3.13) 둘레에, 근위 단부 페이스를 갖는 근위 돌기(3.41)를 갖는다. 소노트로드의 원주 방향 돌기(6.11)에 의해 규정된-소노트로드와 커넥터 사이의 접촉 페이스는 근위 돌기(3.41)의 근위 단부면의 원위에 있다. 따라서, 이러한 접촉 페이스 근처에 형성된 부풀어 오름은 커넥터의 근위 단부의 규정에 영향을 미치지 않는다.
도 55에서, 점선은 공정 후 제 1 건물 층(1.1)의 위치를 보여준다.
일반적으로, 다수의 실시예에서, 커넥터의 상부(근위) 표면이 제 1 건물 층의 근위 표면과 동일 높이가 될 때까지 또는 도 55에 도시된 바와 같이, 근위 표면의 적어도 일 부분이 제 1 건물 층의 근위 표면과 동일 높이가 될 때까지, 공정이 수행될 수 있다.
실시예에서, 제 1 건물 층(1.1)의 특성에 따라, 공정에서 제 1 건물 층은 형성된 구멍 둘레에서 내측으로 접혀질 것이다. 예를 들면, 도 16c, 도 23, 도 30, 도 40, 또는 도 50에서 도시된 종류의 돌출 칼라(3.5)는 이 같은 실시예에서 도 2를 참조하여 설명된 중단 특징물로서 기능하는 대신, 제 1 대상물 내로 가압되고 또한 그리고 동시에 형성된 구멍을 폐쇄하는 기능을 한다. 실시예에서, 이러한 폐쇄는 칼라(3.5)가 밀봉 부분으로서 기능할 수 있도록 될 수 있다.
도 59는 커넥터(3)의 다른 실시예 뿐만 아니라 점선으로 공정 후 제 1 건물 층(1.1)의 가능한 위치를 보여준다. 도 59로부터 명확하게 되는 바와 같이, 공정 후 커넥터의 기능적 부분은 제 1 대상물의 근위 표면 평면의 원위에 있다, 즉 제 1 대상물의 "내측"에 있다. 도 59의 기능적 부분은 패스너 수용 부분(3.12)을 포함하지만, 이러한 사상은 또한 임의의 다른 기능적 부분에 적용할 수 있다.
이러한 실시예의 다른 특성과 관계 없이 그리고 또한 다른 종류의 커넥터의 옵션인 도 59의 실시예의 다른 특별한 특징은 튜브 부분(3.2)의 원위 단부의 형상이다. 즉, 이전에 설명된 실시예와 달리, 펀칭 에지를 형성하는 원위 단부는 날카로운 에지가 아니고 무딘 에지(3.4')이다. 도 59에서, 원위 단부는 무딘 펀칭 에지(3.4')를 형성하는 평평한 단부 페이스를 갖는 것으로 도시된다. 제 1 건물 층의 소정의 물질에 대해, 무딘 펀칭 에지가 펀칭을 위해 충분하고 커넥터의 원위 단부가 공정의 매우 빠른 스테이지에서 액화되는 것을 방지하는 것이 심지어 유리할 수 있다.
도 60은 본질적으로 전체 커넥터가 제 1 건물 층 내로 가압될 수 있는 원리를 예시하고 커넥터(3)의 원위 단부 페이스가 제 1 대상물의 근위 표면 평면(9)과 개략적으로 동일 높이가 된다.
도 61은 칼라(3.5)에 부가하여 방사상-외측에 튜브 부분(3.2)의 숄더를 형성하는 추가 특징을 갖는 커넥터의 일 실시예를 도시한다. 이러한 스텝 특징물은 커넥터가 제 1 대상물(1) 내로 충분한 정도로, 특히 전방(원위 방향을 향하여) 이동의 마지막을 향하여, 전진하자마자, 제 1 건물 층(1.1)과 물리적으로 접촉하게 될 것이다. 결과적으로 진동하는 커넥터와 제 1 건물 층(1.1) 사이의 마찰에 의해 에너지가 흡수되고, 커넥터의 열가소성 물질이 제 1 건물 층 근처로 유동 가능하다. 유동 부분은 이에 따라 근위 영역 및 특히 제 1 건물 층의 바로 원위에 부분을 포함할 것이다. 이는 예를 들면, 도 16a 내지 도 16c, 도 23, 도 39 내지 도 43, 도 47 내지 도 50, 도 57 내지 도 57b를 참조하여 설명된 조치에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서 제공될 수 있고, 상기 조치는 또한 유동 부분 및 제 1 건물 층(1.1)의 바로 원위의 반경 방향 유동의 발생에 기여한다.
외향 스텝(3.61)에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서, 커넥터(3)는 도 62에 도시된 바와 같이, 외향 테이퍼(3.62)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 이러한 외향 특징물(스텝(3.61), 테이퍼(3.62))에 부가하여, 커넥터는 제 1 건물 층의 바로 원위의 접힘을 보조하는 내부 그루브(3.69)와 같은 내부 그루브와 같은 내부 특징물을 포함할 수 있다. 도 63은 일 예를 예시한다. 이후 설명되는 조치를 포함하는 다른 구조물은 선택적으로 이와 조합될 수 있다.
커넥터(3)의 평면도(근위 측으로부터의 도면)를 개략적으로 예시하는 도 64는 언급된 외향 특징물(스텝, 테이퍼(3.62))가 예를 들면 주변 둘레에 분포된 반경 방향 돌기로서 형성될 수 있는 원리를 보여준다. 대안으로서, 이러한 외향 특징물은 또한 원주 방향일 수 있다, 즉 연속적으로 주변 둘레로 연장한다.
도 61 내지 도 64를 참조하여 논의된 종류의 외향 특징물은 열가소성 물질을 유동 가능하게 만드는 공정에서 제 1 건물 층(1.1)을 포함하고 가능하게는 커넥터의 접힘을 유발할 수 있다.
이러한 외향 특징물을 갖는 커넥터(3)의 선택적 설계 원리는 도 56을 참조하여 설명된다.
가능한 제 1 원리는 외향 부분을 포함하지 않는 부분, 즉 외측 표면이 원통형인 부분(이는 반드시 회전 실린더의 형상을 암시하는 것은 아님)의 높이(h1)가 피어싱 높이(h2) 보다 더 크다는 것이다. 피어싱 높이(h2)는 항상 제 1 건물 층(1.1)의 두께 이상이고 예를 들면 제 1 건물 층의 축적된 두께 및 제 1 건물층의 바로 원위의 강화된 밀도 접착제 층에 대응할 수 있고, 이 접착제 층은 또한 관통되는 것이 필요하다.
도 65에서, 도면 부호 3.65는 근위 액화 존을 표시하고 이 근위 액화 존에서 열가소성 물질이 제 1 건물 층(1.1)과이 마찰에 의해 유동가능하게 된다. 이러한 근위 액화 존(3.65)에서, 열가소성 물질은 커넥터가 접힐 때 외측으로 유동하게 되어(화살표(3.66)), 유동 부분의 근위 부분을 형성한다.
제 2의 가능한 원리는 관형 부분(3.2)의 두께(t1)가 근위 액화 존(3.65)의 반경방향 내측에 남아 있는 열가소성 물질의 두께(t2)보다 더 크다는 것이다. 이는 근위 액화 존(3.65) 근처에서 접힘이 일어남을 보장할 수 있다.
도 67은 제 2 대상물(2)을 제 1 대상물(1)에 부착하기 위하여, 측면 돌출 근위 특징물(근위 확장부), 즉 예시된 실시예에서 칼라(35)의 이용의 도 2, 도 17, 도 27의 원리로 다시 돌아간다. 다른 특징물의 실시예와 대조적으로, 커넥터(3)가 관통 삽입되는 개구 둘레의 제 2 대상물(2)은 제 1 건물 층(1.1)에 의해 규정되는 평면으로 근위 방향을 향하여 돌출하는 섹션(2.1)을 갖는다. 고정 공정의 마지막을 향하는 칼라(35)의 원위 표면은 기계적 진동 에너지가 커넥터 내로 커플링되어 유지되는 동안, 개구 둘레에 형성되는 에지(2.1)에 대해 가압된다. 이에 의해, 재-고형화 후, 이후 논의된 방식으로 더 원위에서 달성되는 고정 외에, 커넥터는 또한 에지가 커넥터의 열가소성 물질 내에 매립됨으로써 제 1 대상물에 대해 고정된다. 또한, 에지가 개구 둘레에 모두 연속적으로 매립되면, 밀봉 효과가 달성된다.
도 68은 부분적으로 결과적인 배열을 도시한다.
도 69는 (특징이 도 67/도 68에 도시된 개념과 조합할 수 있는) 추가 변형예를 개략적으로 예시된다. 즉, 예를 들면, 유동 가능한 상태의 접착제(51)는 제 1 및 제 2 대상물들 사이에 도포된다.
이에 의해, 접착제 연결 및 본 발명에 따른 커넥터에 의한 제 2 대상물을 고정하는 개념이 조합된다. 이는 예를 들면 제조 공정에서 제 2 대상물이 접착제에 의해 제 1 대상물에 접착되는 경우 유용할 수 있지만, 제 1 및 제 2 대상물들의 조립은 서로 조립된 후 즉시 처리될 수 있다. 본 발명에 따라 적용된 커넥터는 후속하는 생산 단계에 충분한 초기 안정성을 제공한다.
앞에서 설명된 고정 공정의 최종 스테이지 동안 에너지 입력 및 가압력은 제 1 및 제 2 대상물 사이(및/또는 특별한 실시예에서 칼라(3.5)의 원위 표면과 제 2 대상물 사이)에 인가된 접착제의 유동을 유발한다. 이는 아래의 방식으로 이용될 수 있다:
- 제 1 건물 층(1.1)과 커넥터(3) 사이의 갭 또는 골절/균열 등이 접착제에 의해 채워져 '고쳐질 수 있다'. 이는 도 70에 예시된다.
- 게다가 또는 대안으로서, 제 1 건물 층(1.1)의 거칠기(1.21)는 접착제(51)에 의해 침투되어, 접착제 연결의 안정성을 강화한다(또한 도 70 참조).
- 게다가 또는 또 다른 대안으로서, 커넥터의 거시적 또는 미시적 표면 구조는 접착제에 의해 침투되어 연결의 안정성을 강화할 수 있다. 이러한 표면 구조는 본질적으로 원통형 부분(도 71, 도면 부호 3.81)의 측면 표면 및/또는 근위 측면 돌출 특징물(여기서, 칼라(3.5); 도면부호 3.82)의 원위 표면 상에 존재할 수 있다.
도 72는 원형이지 않고 이에 따라 근위-원위 축선 둘레의 회전에 대한 대칭이 아닌 제 2 대상물(2) 내의 통공(2.3)의 원리를 개략적으로 예시한다. 이는 도 67/도 68의 구성 또는 제 2 대상물(2)을 보여주는 다른 도면에 예시된 바와 같은 구성에 있을 수 있고 제 2 대상물은 개구(2.3) 둘레에 본질적인 평면 부분을 갖는다.
원형이지 않은 통공에 의해, 커넥터는 제 2 대상물에 대해 (그리고 이에 의해 다수의 실시예에서 또한 제 1 대상물에 대해, 예를 들면 제 2 대상물이 복수의 로케이션에서 제 1 대상물에 고정되는 경우) 회전 운동에 대해 형상-맞춤 방식으로 고정된다.

Claims (55)

  1. 커넥터를 제 1 대상물에 고정하는 방법으로서,
    상기 제 1 대상물은 제 1 외측 건물 층 및 인터라이닝 층을 갖는 경량 건물 부재이고, 상기 제 1 외측 건물 층은 상기 인터라이닝 층보다 더 얇고 더 조밀하고, 상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하는, 방법에 있어서,
    - 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션과 접촉시키는 단계;
    - 제 1 가압력을 제 1 외측 건물 층에 인가함으로써 상기 인터라이닝 층에 대해 상기 부착 로케이션에서 제 1 외측 건물 층의 일부분을 변위시키고, 상기 제 1 외측 건물 층이 상기 부착 로케이션 또는 상기 부착 로케이션의 근처에서 관통되도록(pierced) 하는, 단계;
    - 제 2 가압력을 상기 커넥터에 인가하고 상기 커넥터 내로 에너지를 커플링하여, 상기 열가소성 물질의 유동 부분이 액화되어 상기 인터라이닝 층의 구조물에 침투하도록 유동될 때까지 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 상기 커넥터를 이동시키는 단계;
    - 에너지 전달을 중단하고 상기 유동 부분을 재-고형화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 건물 층의 일부분을 변위시키기 위해 상기 제 1 가압력을 인가하는 단계는 상기 일부분을 원위 방향을 향하여 변위시켜, 상기 일부분의 원위의 인터라이닝의 물질이 압축되게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일부분이 제 1 가압력의 효과에 의해 펀칭되게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 외측 건물 층의 일부분을 변위시키는 단계는, 제 1 가압력을 제 1 외측 건물 층에 대해 놓이는 상기 커넥터에 인가함으로써, 상기 커넥터의 커플링 표면 부분을 상기 제 1 건물 층과 접촉시키는 단계 이후에 수행되는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안, 에너지가 상기 커넥터로 커플링되는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안 상기 커넥터로 커플링된 에너지 및 상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 커플링된 에너지는 기계적 진동 에너지인, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 외측 건물 층의 일부분을 변위시키는 단계는, 제 1 건물 층이 관통될 때까지 가압 공구에 의해 상기 커넥터의 원위 대면 커플링 표면 부분을 부착 로케이션과 접촉시키는 단계 이전에 수행되는, 방법.
  8. 커넥터를 제 1 대상물에 고정하는 방법으로서,
    상기 제 1 대상물은 제 1 외측 건물 층 및 인터라이닝 층을 갖는 경량 건물 부재이고, 상기 제 1 외측 건물 층은 상기 인터라이닝 층보다 더 얇고 더 조밀하고, 상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하는, 방법에 있어서,
    - 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션과 접촉시키는 단계;
    - 상기 제 1 외측 건물 층이 상기 부착 로케이션 또는 상기 부착 로케이션의 근처에서 상기 커넥터에 의해 관통될 때까지 상기 커넥터 내로 가압력 및 기계적 진동 에너지를 동시에 커플링하는 단계;
    - 상기 커넥터에 제 2 가압력을 인가하고 상기 커넥터에 에너지를 전달하여, 상기 열가소성 재료의 유동 부분이 액화되어 상기 인터라이닝 층의 구조물로 침투하도록 유동될 때까지 상기 커넥터를 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 이동시키는 단계;
    - 에너지 전달을 중단하고 상기 유동 부분을 재-고형화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 가압력을 인가하는 단계 동안 인가된 상기 기계적 진동의 진폭(amplitude) 및/또는 주파수(frequency)가 상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 인가된 진폭/주파수와 상이한, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 커넥터는, 중단이 있든 없든, 펀칭 윤곽(punching contour) 다음에 원위 펀칭 프로파일을 갖는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 커넥터는 본질적으로 튜브형 원위 부분을 갖는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 헤드 부분 또는 다른 측면 돌출 근위 특징물을 가지며, 상기 헤드 부분 또는 다른 측면 돌출 특징물은 중단 특징물(stopping feature)로서 기능하고, 상기 헤드 부분의 원위 대면 표면 부분 또는 다른 측면 돌출 근위 특징물이 상기 제 1 건물 층 또는 제 2 대상물의 근위 표면과 물리적으로 접촉하자마자 에너지 입력이 중단되는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 이후 및 에너지 전달을 중단하기 전에 상기 제 2 가압력보다 더 큰 제 3 가압력을 인가하는 추가 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    개구를 구비한 제 2 대상물을 제공하는 추가 단계 및 상기 제 1 대상물에 대해 상기 제 2 대상물을 배치하는 추가 단계를 포함하고,
    상기 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 상기 제 1 외측 건물 층의 부착 로케이션과 접촉시키는 단계에서, 상기 커넥터의 샤프트 부분이 상기 제 2 대상물의 개구를 통해 연장하게 하고, 상기 에너지 전달을 중단하는 단계 이후, 상기 제 2 대상물은 상기 제 1 대상물과 상기 커넥터의 원위 대면 표면 부분 사이에 클램핑되는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 전달을 중단하는 단계 이후 소정의 시간 동안 가압력을 유지하는 부가 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 대상물은 제 2 외측 건물 층을 포함하고, 상기 제 1 외측 건물 층과 제 2 외측 건물 층이 상기 인터라이닝 층을 끼우는(sandwiching), 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 가압력, 그리고 해당되는 경우, 상기 제 3 가압력은 상기 제 2 외측 건물 층이 상기 커넥터에 의해 침투되지 않도록 선택되는, 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 외측 건물 층은 원위 대면 외측 표면을 가지며, 상기 원위 대면 외측 표면은 그대로 남아 있는, 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 부착 로케이션과 접촉시키는 단계에서, 상기 커넥터의 안내 부분이 상기 제 1 외측 건물 층의 위치 설정 구멍 내로 돌출하도록 하는, 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공구에 대해 상기 커넥터의 측면(x-y) 위치를 규정하도록 상기 커넥터의 상보적 안내 구조물과 협동하는 안내 구조물을 포함하는 공구에 의해 적어도 상기 제 2 가압력이 인가되는, 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 공구는 소노트로드(sonotrode)인, 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 대면 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하고, 상기 피어싱 및/또는 펀칭 구조물은 열가소성 물질이고, 상기 피어싱 및/또는 펀칭 구조물은 상기 커넥터에 제 2 가압력을 인가하고 에너지를 상기 커넥터로 커플링하는 단계에 의해 유동가능하게 되는, 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 대면 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하고, 상기 피어싱 및/또는 펀칭 구조물은 적어도 부분적으로 비-액화 가능 물질의 비-액화 가능 부분에 속하는, 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 상기 비-액화 가능 부분을 상기 열가소성 물질에 대해 근위 방향을 향하여 후퇴시키는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 대면 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 포함하고, 상기 제 1 외측 건물 층의 변위된 부분 및/또는 제 1 대상물의 다른 물질이 상기 제 1 외측 건물 층의 일부분을 변위시키는 단계 이후에 상기 피어싱 및/또는 펀칭 구조물을 차폐시키는, 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 고정 부분 및 기능적 구조물을 포함하는, 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 연결 로케이션을 규정하는 연결 구조물인, 방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 커넥터는 판형 몸체를 포함하고, 상기 판형 몸체로부터 상기 고정 부분이 원위 방향으로 돌출하고, 상기 판형 몸체의 근위에 상기 기능적 구조물이 배열되고, 몸체 부분이 근위 대면 커플링-인 페이스(proximally facing coupling-in face)를 포함하고, 고정하는 동안 상기 근위 대면 커플링-인 페이스 내로 상기 가압력이 커플링되는, 방법.
  30. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 대면 접합 페이스를 가지며, 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 상기 커넥터를 이동시키는 단계는 상기 접합 페이스가 제 1 대상물의 대응하는 근위 대면 구조물에 대해 놓이는 상태에서 중단하는, 방법.
  31. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 삽입 축선에 대해 중심에서 벗어나는, 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 상기 삽입 축선에 대해 상기 커넥터의 배향을 고정하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제 1 가압력이 공구에 의해 인가되고, 상기 공구의 원위 단부 및 상기 커넥터의 근위 단부가 서로 맞추어져 상기 공구의 원위 커플링-아웃 페이스(distal coupling-out face) 및 상기 커넥터의 근위 커플링-인 페이스(proximal coupling-in face) 사이의 접촉 페이스가 상기 커넥터의 근위 표면의 일부분으로 제한되는, 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 접촉 페이스는 링 형상인, 방법.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 접촉 페이스는 면내 위치가 상기 원위 대면 표면 부분의 위치들 및 그 주위에 대응하는 영역으로 제한되는, 방법.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구는 원위 단부가 상기 커플링-아웃 페이스를 형성하는 원위 돌기를 포함하는, 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 접촉 페이스의 근위의 근위 단부 페이스를 구비한 근위 돌기를 포함하는, 방법.
  38. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 가압력은 모두 동일한 공구에 의해 인가되는, 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 공고는 소노트로드이고,
    상기 제 2 가압력을 인가하고 상기 커넥터 내로 에너지를 커플링하는 단계에서, 상기 소노트로드는 진동되어, 상기 에너지의 적어도 일 부분이 상기 커넥터 내로 커플링되는, 방법.
  40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터 내로 커플링된 상기 에너지에 의해, 상기 커넥터의 열가소성 물질과 상기 인터라이닝 층의 및/또는 제 1 건물 층의 물질 사이에 용접을 하는, 방법.
  41. 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지의 효과에 의해, 상기 커넥터의 근위 부분의 열가소성 물질의 유동 부분 파트가 유동가능하고 상기 제 1 건물 층의 원위 영역 내로 반경방향 외측으로 유동하게 하는, 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 유동 부분 파트는 상기 제 1 건물 층과 물리적으로 접촉되는, 방법.
  43. 제 1 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터의 열가소성 물질이 에지와 상기 커넥터 사이의 인터페이스에서 유동가능하게 되고 상기 커넥터 및 상기 에지에 대해 유동될 때까지 상기 에너지가 상기 커넥터로 커플링된 동안, 상기 제 1 건물 층의 일부분이 펀칭된 이후에 나머지 제 1 건물 층의 에지에 대해 상기 커넥터의 반경 방향 외측 부분이 가압되는 단계를 더 포함하는, 방법.
  44. 예를 들면 제 1 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 따라, 제 1 대상물 내에 커넥터를 고정하는 방법으로서,
    상기 커넥터는 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하고,
    상기 방법은
    - 커넥터의 원위 대면 표면 부분을 제 1 대상물의 부착 로케이션과 접촉시키는 단계;
    - 제 2 가압력을 상기 커넥터에 인가하고 상기 커넥터 내로 에너지를 커플링하여, 상기 열가소성 물질의 유동 부분이 액화되어 인터라이닝 층의 구조물에 침투하도록 유동될 때까지 상기 제 1 대상물에 대해 원위 방향으로 상기 커넥터를 이동시키는 단계;
    에너지 전달을 중단하고 상기 유동 부분을 재-고형화시키는 단계를 포함하며,
    상기 커넥터는 고정 부분 및 기능적 구조물을 포함하고, 상기 기능적 구조물은 삽입 축선에 대해 비대칭적으로 배열되고,
    상기 방법은 상기 제 2 가압력을 인가하는 단계 동안 상기 삽입 축선에 대해 상기 커넥터의 배향을 고정하는 단계를 포함하는, 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 연결 로케이션을 규정하는 연결 구조물인, 방법.
  46. 제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,
    상기 커넥터는 근위 부분을 가지고,
    상기 고정 부분은 상기 근위 부분의 원위에 있는 원위 부분이고,
    상기 기능적 구조물은 상기 근위 부분에 속하는, 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 커넥터는 원위 대면 접합 구조물을 가지며,
    상기 고정 부분은 상기 접합 구조물의 원위 방향으로 연장하고,
    상기 기능적 구조물은 상기 접합 구조물의 근위 방향으로 연장하고,
    상기 접합 구조물이 상기 제 1 대상물의 근위 표면 부분에 접할 때까지 상기 제 2 가압력을 인가하는 단계가 수행되는, 방법.
  48. 제 46 항 또는 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 기능적 부분으로 제한되는, 방법.
  49. 제 1 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 기계장치로서,
    상기 기계장치는 커플링-아웃 페이스를 구비한 소노트로드, 상기 소노트로드를 진동시키도록 구성된 기계적 진동원, 및 상기 소노트로드를 전방으로 가압함으로써 가압력을 인가하기 위한 가압력 기구를 포함하고,
    상기 기계장치는 제 1 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에서 청구된 방법을 수행하도록 구성되고 프로그래밍된, 기계장치.
  50. 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 이용하기에 적합한 커넥터로서,
    상기 커넥터는 근위 대면 커플링 인 페이스와 원위 단부 사이로 연장하고, 적어도 원위 단부에 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하고,
    상기 원위 단부가 제 1 가압력 및 기게적 진동의 연결 효과에 의해 상기 제 1 외측 건물 층을 관통하여 펀칭할 수 있는 날카로운 에지를 형성하는, 커넥터.
  51. 커넥터로서,
    고정 부분 및 상기 고정 부분에 단단히 연결되는 기능적 부분을 포함하고,
    상기 고정 부분은 고체 상태의 열가소성 물질을 포함하고,
    상기 기능적 부분은 커플링-인-페이스를 규정하고,
    상기 고정 부분이 상기 대상물 내로 연장하면서 기계적 진동 및 가압력이 상기 커플링-인-페이스를 경유하여 상기 커넥터로 커플링됨으로써 대상물 내에 고정하기 위한 상기 커넥터가 구비되고, 상기 진동 및 가압력은 상기 고정 부분의 유동 부분이 상기 대상물의 구조물 내로 유동가능하고 가압될 때까지 상기 고정 부분 내로 전달되고, 이에 의해 상기 유동 부분의 재-고형화 후, 상기 고정 부분이 형상-맞춤 연결에 의해 상기 대상물 내에 고정되고,
    상기 기능적 부분이 기능적 구조물을 포함하는, 커넥터.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 기능적 부분은 원위 대면 접합 구조물을 규정하는, 커넥터.
  53. 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 근위-원위 삽입 축선에 대해 비대칭으로 배열되는, 커넥터.
  54. 제 51 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능적 구조물은 연결 구조물인, 커넥터.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 연결 구조물은 상기 기능적 부분의 중앙 파트로부터 측방향으로 돌출하는 연결 페그인, 커넥터.
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