CN109072958B - 将连接器锚固在第一物体中的方法和机器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方面，提供一种将连接器(3)锚固在第一物体中的方法，其中所述第一物体是轻质结构元件，其具有第一外部结构层(1.1)和内衬层(1.3)，其中所述第一外部结构层比所述内衬层更薄且更致密(并且通常也远比所限定的内衬层的平均硬度更硬)，其中所述连接器包括固态的热塑性材料，所述方法包括以下步骤：‑使所述连接器的面向远侧的耦合面与所述第一外部结构层的附接部位接触；‑通过将第一压下力施加至所述第一外部结构层并使所述第一外部结构层在附接部位处或其附近被刺穿(尤其是由于施加第一压下力)而使在所述附接部位处的所述第一外部结构层的部分相对于内衬层移位；‑将第二压下力施加至所述连接器并且将能量传递入所述连接器，从而将所述连接器相对于第一物体朝远侧方向移动，直到使所述热塑性材料的流动部分液化并使其流入所述内衬层的互穿结构；‑停止所述能量传递并允许所述流动部分重新固化。

Description

将连接器锚固在第一物体中的方法和机器

技术领域

本发明涉及机械工程和制造领域，尤其是机械制造领域，例如汽车工程、飞行器制造、造船、机械制造、玩具制造等。特别涉及将连接器机械地锚固在第一物体中的方法。

背景技术

在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而使用轻型材料代替。

新结构材料元件的示例是包括两个外部的、相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻质结构元件，该结构层例如由纤维复合材料(如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、金属片材、或者取决于行业由纤维板制成，该中间层(内衬层)例如是纸板或其它材料的蜂窝结构或轻型金属泡沫或聚合物泡沫或陶瓷泡沫等或分开的距离保持器的结构。这种轻质结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板(HCB)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。

新材料在结合这些材料的元件尤其是将稍平的物体结合至其它物体时带来新的挑战。这方面的一个示例是在汽车、航空、造船和其它工业中将增强件(“纵梁”等)结合到稍平夹层板结构，或者在夹层板中为铰链、螺钉、螺栓等提供锚固点。

另外，根据现有技术，必须在它们的制造期间提供夹层板结构中的增强件，并且还必须在制造期间增加连接元件。如果随后添加它们，则夹层芯必须随后泡沫填充以紧固连接器，这是高成本且耗时的。

为了应对这些挑战并消除可能的缺陷，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合。此外，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本以及由于缓慢的硬化过程而导致的制造过程中的延迟，特别是如果彼此待连接的表面具有一定的粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。另外，因为仅在表面是有效的，粘合剂结合无法在表面比材料强度更结实。在夹层板中，这是结构层之一或其最外部子层的材料强度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种将连接器机械地紧固至第一物体的方法，该方法克服现有技术方法的缺点。尤其是，本发明的目的是提供一种将连接器机械地紧固至轻质结构元件的方法，该方法具有成本低、高效且快速的潜在优势。

根据本发明的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体是具有第一外部结构层(在本文中也称为第一结构层)和内衬层的轻质结构元件，其中第一外部结构层比内衬层更薄且更致密(并且通常远比被限定出的内衬层的平均硬度更硬)，并且其中连接器包括固态的热塑性材料，该方法包括：

-使连接器的面向远侧的耦合表面部分与第一外部结构层的附接部位接触；

-通过将第一压下力施加至第一外部结构层并使第一外部结构层在附接部位处或其附近被刺穿(尤其是由于施加第一压下力)而使在附接部位处的第一外部结构层的部分相对于内衬层移位；

-将第二压下力施加至连接器并且将能量传递至连接器，从而将连接器相对于第一物体朝向远侧方向移动，直到使热塑性材料的流动部分液化并使其流动互穿内衬层的结构；

-停止能量传递并允许流动部分重新固化。

尤其是，如果第一结构层限定出在附接部位周围的平面，该方法可包括相对于附接部位处的平面将第一结构层朝远侧方向移动。

在移位的步骤中，第一外部结构层的移位部分可与第一外部结构层分离，即与仅仅变形相反，该过程中的第一外部结构层被破坏。但是在实施例中，该移位部分可保持连续，即与第一结构层分离并作为整体移位。这不排除移位部分除了与第一外部结构层分离且移位之外也变形的可能性。

移位的步骤尤其可包括从第一外部结构层冲出移位部分或与之断裂。

为此，连接器可包括面向远侧的冲压表面部分(在本文中有时称为‘冲压边缘’，取决于第一结构层材料,这种冲压边缘可以是尖锐的但不一定如此,还可以构成为具有冲压效果的冲压表面部分的平坦端部)。这种冲压表面部分可形成不间断或间断的轮廓，沿着该轮廓进行冲压。在许多实施例中，连接器的几何形状使得在连接器抵接第一结构层时形成在轮廓内的中空空间，即连接器具有近似管形的远侧部分。在此，该管部可具有圆形横截面或其它横截面并且可具有恒定或非恒定壁厚(例如锥形的壁厚)。

在使连接器的耦合表面部分与第一结构层接触后可实施根据第一种可选方案的使第一外部结构层的部分移位的步骤，即通过将第一压下力施加至贴靠第一外部结构层的连接器。在该第一种可选方案的实施例中，在施加第一压下力和/冲压力以移位第一外部结构层的部分的步骤期间，连接器可经受能量，比如机械振动能。在实施例中，机械振动和/或功率的振幅在移位的步骤期间比在施加第二压下力的后续步骤期间更高，或者它可以相同或者甚至更低。

因此，根据另一方面，本发明涉及将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体是具有第一外部结构层和内衬层的轻质结构元件，第一外部结构层比内衬层更薄且更致密，其中连接器包括固态的热塑性材料，该方法包括以下步骤：

-使连接器的面向远侧的耦合表面部分与第一外部结构层的附接部位接触；

-同时将第一压下力和机械振动能耦合进连接器直到通过连接器在附接部位或其附近刺穿第一外部结构层；

-将第二压下力施加至连接器并且将能量传递到连接器，从而将连接器相对于第一物体朝向远侧方向移动，直到使热塑性材料的流动部分液化并使其流动互穿内衬层的结构；

-停止能量传递并允许流动部分重新固化。

根据第二种可选方案，使第一外部结构层的部分移位的步骤可在使连接器接触第一结构层之前进行，即通过单独的压下工具进行。这种压下工具可通过预制浅压痕(在附接部位周围破坏第一结构层)或通过在附接部位处冲压第一结构层的部分使第一压痕的部分移位。这种压下工具还可用于通过预制压痕而没有破坏第一结构层来使第一压痕的一部分移位。然后，根据第一种可选方案，不过此后经由连接器施加第一压下力直到刺穿第一结构层。

第一种可选方案和第二种可选方案的结合很容易实现，即在第一子步骤中，可通过压下工具移除该部分，然后可使连接器与第一结构层接触，并且然后可通过将连接器压靠在第一结构层上来实施使该部分进一步移位的第二子步骤。

在实施例中，连接器可设有远侧刺穿和/或冲压结构。尤其是，连接器可包括具有或没有间断的远侧冲压轮廓，冲压轮廓例如是圆形轮廓。例如，连接器可具有基本管状远侧部分。

在实施例中，连接器几何形状可以是使得其朝向远端是中空的套管状，套管状部分从主体向远侧延伸。实施例中的这种主体可形成头部。

总的来说，连接器将通常具有前述类型的冲压边缘，该冲压边缘可以是周向的或间断的并且可沿着连接器的最外周延伸或者可以可选地朝径向向外偏移(沿着最外周布置该边缘具有使第一结构层中产生的中空空间适形于连接器的几何形状的潜在优势)，而略微向外锥形或小的外部台阶具有利于第一结构层中连接器的紧配合的优势，从而增加最终组件的近侧和面的稳定性。

连接器不一定具有圆形横截面。相反，它可具有不同的形状，例如长形、多边形、T形、H形、U形等。

在一组特殊的实施例中，连接器设有瘪塌区，该瘪塌区允许瘪塌区的远侧部分相对于连接器的其余部分(第一类型瘪塌区，该区用于远侧瘪塌)变形。尤其是，可以使这种部分从瘪塌区向外弯曲，使得连接器得到更大的占用空间。这种瘪塌区可通过减小横截面的区域来形成，例如在相应实施例中通过在套管状部分周围延伸的厚度减小的套管区域形成。

在许多实施例中，连接器需要在它锚固到第一物体时相对于第一物体相对精确地定位。

根据第一组实施例，为了该目的，在连接器与第一物体接触时，第一物体和连接器具有适合于此目的的结构。尤其是，第一物体可设有例如至少通过第一结构层延伸的导向孔(定位孔)，连接器可包括相应形状的导向部分，该导向部分比在该过程期间使第一结构层的该部分移位的结构(例如冲压结构)向更远侧突出。尤其是，导向部分可包括相对于绕插入轴线旋转对称或不旋转对称的销状结构。

这种导向结构可形成在上述情形中可瘪塌的部分，即带有导向结构的连接器的该部分在该过程期间瘪塌，从而导向结构在该过程期间回退和/或消失。从而，导向结构的远端最初可以是连接器的最远侧部分，但是在连接器的远端接近第二结构层(如果有的话)的内表面时，连接器的其它部分(尤其是具有比一般相对薄的导向部分更大占据空间)形成远端或其部分，在那里吸收大部分能量。

在这第一组实施例中，超声波发生器相对于连接器的定位并不关键，即使连接器必须具有精确限定的位置。例如，可使用具有大致平坦的远端面的超声波发生器或其它压下工具。

根据第二组实施例，可使用工具(超声波发生器或其它压下工具)将连接器压入远侧方向以在锚固过程期间限定出连接器的位置。然后工具可具有相对于第一物体精确限定的位置，例如通过属于保持第一物体的器械。工具还可以具有导向结构，该导向结构与连接器导向结构配合以引导连接器。在一个示例中，超声波发生器包括结合连接器的导向压痕的导向突起。

在具有连接器、工具和其中锚固连接器的物体的构造的许多实施例中，应该确保不存在连接受限的导向(没有过度确定的导向)，即例如如果工具(超声波发生器)和物体都具有确定位置，仅有工具和物体之一可限定连接器的横向位置或两者都不可以。否则，可发生不可控的熔化。如果能量是机械振动能，则这特别容易实现，因为振动，不存在任何强制导向，横向摩擦力非常小，使得容易实现分离。因此，在实施例中，连接器的导向应该通过工具、物体或外部导向之一进行。

连接器包括热塑性材料。在实施例中，连接器由热塑性材料组成。

在其它实施例中，连接器除了热塑性材料之外还包括不可液化材料的主体。

在具有不可液化主体的实施例中，不可液化材料的主体不同于仅是大量颗粒的填充物，而是具有确定位置和取向的宏观主体并且具有实际尺寸例如连接器体积的至少10%，和/或在任何尺寸中具有至少0.1 mm的特征尺寸。尤其是，主体可以是陶瓷或金属。尤其是，主体可以具有确定形状，从而增加连接器的硬度。通过主体将连接器限定成至少两个空间分离的区域，即主体区和热塑区。

这种不可液化材料的主体可带有用于进一步功能的结构，比如螺纹、其它机械连接、接点或导孔等。

在实施例中，主体具有在横向表面上具有至少一个锁定部的表面，该锁定部与热塑性材料和主体配合以稳定嵌入热塑性材料内部的主体的相对位置。

在实施例中，其中连接器除了热塑性材料之外还包括不可液化材料，热塑性材料可以至少布置在与内衬层接触的表面部分。或者，热塑性材料可被布置或能够布置在内部中，主体可包括窗孔，热塑性材料可通过该窗孔被压出以与内衬层接触。

根据两种可选方案，移位的步骤可包括使该部分朝远侧方向移位，从而压缩该部分远侧的内衬材料。已经发现，内衬的这种压缩可导致附加的锚固稳定性。

尤其是，在两种可选的实施例中，由于第一压下力的作用，第一结构层可被冲压。然后，在移位步骤中移位的部分可被冲出并相对于第一结构层的其余部分被朝向远侧方向移动。

根据此前论及的第一种可选方案，在使连接器与第一物体接触之后实施使第一外部结构层的该部分移位的步骤，尤其是通过连接器。在这些实施例中，如果第一物体是具有夹设在第一结构层和第二结构层之间的内衬层的轻质结构元件，那么可能存在第一结构层被连接器破坏而可能与第一结构层构成相似或者甚至相同的第二结构层需要保持完整的挑战。

根据这样做的第一种可能性，采用距离控制实施该过程，即一旦连接器已到达预定位置则停止(第二)压力，使得可排除连接器也刺穿第二结构层。第一种可能性尤其是一种对于以下第一物体的可选方案，其中内衬层针对压力提供充分阻力，使得在连接器穿透内衬材料时和/或如果其它能量而非机械能被耦合进连接器吸收足够的能量。

附加地或替代地，根据第二种可能性，在最终阶段期间即使连接器的远端被压靠在第二结构层上，连接器也可配备用于保护第二结构层。

例如，在实施例中，刺穿和/或冲压结构可以是不可液化部件。于是，连接器可配备用于不可液化部件以相对于热塑性材料部分回退，同时连接器前进通过内衬层材料，使得在到达第二结构层时，刺穿和/或冲压结构不再构成远端和/或压力不再被耦合进不可液化部件。例如，不可液化部件可包括嵌入热塑性材料的面向近侧的导能结构，借以在充分吸收能量之后使导能结构周围的热塑性材料塑性变形并且允许不可液化材料相对于热塑性材料朝近侧移位。

根据另一示例，包括刺穿和/或冲压结构的远端是可瘪塌的。尤其是，包括刺穿和/或冲压结构的远端可包括多个腿，这些腿最初是稳定的，但在该过程期间可使其例如朝向外侧变形。该方法的附带后果是通过向外延伸的腿来自动增强锚固的占据空间。

作为可瘪塌远端的附加或替代方案，连接器可包括被构造成在更近侧区域瘪塌(尤其是在紧邻第一外部结构层的远侧施加第二压下力的步骤之后的区域中)的瘪塌区，从而在瘪塌区中移位的材料在第一外部结构层(第二种类型的瘪塌区；近侧瘪塌区)的下方(其远侧)可被向外移位。

通常，该方法可包括通过能量和第二压下力和/或在适用时的第三压下力的作用使连接器的热塑性材料变得可流动并且使其径向向外地流入第一结构层的远侧区域，尤其是第一结构层紧邻远侧(例如物理接触)的区域。因此，在重新固化之后，该热塑性材料可导致铆钉效应，连接器被热塑性材料和第一结构层固定以防止朝近侧拉出。

作为第二种类型瘪塌区的附加或又一替代方案，连接器可包括暂时稳定结构，该暂时稳定结构防止包括连接器的面向远侧的表面部分的远侧部分在初始阶段瘪塌。在一个示例中，该稳定结构包括例如基本平行于轴向延伸的至少一个肋。在使第一外部结构层移位的初始阶段期间并且最初通过第二压下力(即使远侧部分相对较弱，例如通过相对较弱的壁构成)使连接器前进到第一物体期间，这种稳定结构具有稳定连接器的远侧部分例如管部的作用。该稳定结构可防止压曲或类似的影响。

在实施例中，稳定结构可被布置成由于连接器向远侧前进到第一物体中导致向外压力，该向外压力是稳定结构的结果，压实在一起的内衬层材料受到弹性阻力。这种向外压力具有使液化和/或未液化的热塑性材料朝外侧移位的效果，例如在第一外部结构层的下方(其远侧)。这种向外移位在热塑性材料重新固化之后增强锚固强度。

在实施例(带有或不带有稳定结构)中，连接器可被成形为使得冲出的移位部分促进或引起使连接器材料向外移位的向外压力。特别是，连接器可被成形为在移位部分遇到阻止朝向更远侧移位的阻力时引起向外的相对压力。如上所述，这种阻力将由压实的内衬层引起。由于第一外部结构层的密度/机械强度，移位部分的相对硬的表面可用于促进锚固构成。

根据另一示例，在到达第二结构层时，包括刺穿和/或冲压结构的远端充分液化以使远端不再具有任何刺穿和/或冲压功能。这可例如是由相对薄的管部或类似物形成的刺穿和/或冲压结构的例子。

根据再一个示例，刺穿和/或冲压结构的形状适合于第一物体材料，使得在到达第二结构层之前第一物体材料遮挡刺穿和/或冲压结构。例如，刺穿和/或冲压结构可由环形管状面向远侧的突起构成，该突起具有小于或等于第一结构层厚度的延伸部。从而，第一结构层的冲出部分填充由管状突起包围的空间，从而遮挡其远端。

在另一示例中，这些示例的特征可结合。

在一组实施例中，连接器被成形为使得在冲压/刺穿步骤之后第一结构层涉及使连接器的热塑性材料(尤其是位于近侧区并使其流入紧邻第一结构层远侧的区域中的部分)可流动的步骤。

为此，连接器可具有远侧部分，该远侧部分具有基本圆柱形或略呈圆锥形(在本文中圆柱形意味着沿轴线具有平移对称性，其包括但不限于旋转圆柱体)的外表面。该远侧部分的轴向延伸部至少对应于需要冲压的材料的厚度(第一结构层、可能在其它坚硬材料部分下方)。此外，连接器具有在该远侧部分近侧的更近侧部分，该更近侧部分具有向外突出特征，其中连接器根据沿轴线的位置变得更宽。从而，当连接器被进一步压入第一物体中时，该向外突出特征沿着冲压线与第一结构层的边缘接触。

特别地，该方法因此可包括在第一结构层的一部分被冲出之后使连接器的径向向外部分压靠在其余第一结构层的边缘上，同时能量被耦合入连接器直到连接器的热塑性材料在边缘和连接器之间的界面处变得可流动并且使其相对于连接器和边缘流动。

在这些实施例中，连接器的外表面不必是均一的。相反，它例如可以包括轴向延伸的锥形脊，例如从圆柱形表面突出。这些脊(如果能量是机械能，可作为能量导向器)的热塑性材料的强化加热可导致将热传递至内部，例如圆柱形部分，从而在锚固过程的最后阶段期间引起连接器的瘪塌。

无论这种径向外侧部分的外表面是均一的还是包括离散突起(比如脊)，这种径向外侧部分的锥形角度或台阶尺寸可根据第一结构层的厚度(第一结构层越硬，锥形角度越小)导致足够的热输入。

可能重要的量是第一结构层的弯曲刚度。该量可取决于第一结构层本身的材料特性和厚度以及内衬的抗压性。

移位部分最初可能是稍平的且垂直于近远侧方向。它可以可选地保持基本略平并且垂直于近远侧方向定向。

传递至连接器的能量可以是机械振动能。为此，连接器可具有在施加能量的步骤期间与振动物体(即超声波发生器)配合的面向近侧的近侧耦合输入面。

在此，流动部分的液化可通过振动连接器和第一物体的表面之间的摩擦导致，该摩擦加热连接器并且也可能表面地加热第一物体。

在一组实施例中，连接器和/或压靠连接器的第一物体的一部分在相互界面处包括用作能量导向器的结构，比如边缘或脊、比如例如WO98/42988或者WO00/79137或者WO2008/080238中描述的来自超声波焊接或用于“Woodwelding”过程的能量导向器。

对于将机械能耦合进连接器，连接器可包括耦合输入机构。这种耦合输入结构可以是耦合输入面，尤其是由带有或不带有用于超声波发生器的导向结构(比如用于工具的相应突起的导向孔)的最近端面构成。超声波发生器的耦合输出面与连接器的耦合输入面物理接触的区域在本文中被称为“接触面”。

在一组实施例中，超声波发生器和连接器的形状彼此适配使得接触面被局限在其面内位置对应于面向远侧的表面部分的位置和它们的周围的区域。换句话说，在连接器延伸至远端的位置处，压力仅被耦合进连接器，使得压力被直接递送至远端，主要是轴向力被耦合入连接器。尤其是，如果连接器具有朝远侧延伸的管部，则接触面可被限制成环形，尤其是具有大致对应于该环的平均半径的平均半径。

通过这种措施，关于中央、例如功能部分的变形该过程期间连接器的稳定性可被增强。

在实施例中，尤其是如果内衬层相对结实并且将引起阻止朝向远侧移位的显著机械阻力，则连接器的中央部可从包括管部的外周部分脱离。这种脱离例如可通过外周部分和中央部之间的结合部结构来实现。只有外周部分将受到(第二)压下力和能量输入。通过这种进一步的措施将减小输入中央部的能量并且例如防止通过软化中央部的热塑性材料使中央部变形。然而，连接结构将在中央部上传递必要的向前推力。

为了将接触面局限在某个区域，超声波发生器可包括其远端形成耦合输出面的突起。例如，超声波发生器可包括围绕超声波发生器外周延伸的周向突起。附加地或替代地，连接器可包括相应的突起。

在特定的子组实施例中，超声波发生器具有限定出接触面的突起，连接器具有近侧突起，近侧突起具有在接触面近侧的近端面。超声波发生器和连接器彼此适配，使得近端面没有形成接触面的部分，即没有能量输入(并且例如也没有加载第一和/或第二压下力)加载至近端面。因此，在该过程期间由于在界面处的能量吸收而邻近接触面形成的可能的凸出部对限定连接器的近端没有任何影响。这在实施例中可能是有利的，其中连接器的近端面需要被限定并且作为固定至第一物体的一些其它物体的抵接面。

不排除其它形式的能量，例如通过连接器被耦合入且在界面处被吸收至第一物体的辐射能。

在许多实施例中，第一压下力大于第二压下力。这是由于内衬层的机械阻力趋于明显小于第一结构层的机械阻力。在包括通过(经由)连接器施加第一压下力的实施例中，实施该方法的机器被编程为一旦第一结构层被连接器刺穿就从施加更大的第一压下力转换成更小的第二压下力。当通过气动装置或其它标准装置施加压力时，这不是自动发生的行为。相反，该机器设有专用于此的装置，例如

-用于感测向前移动-压力响应的传感机构。一旦该机构感测到阻止向前运动的机械阻力下降，则机器从施加第一压下力转换成施加更小的第二压下力。附加地或替代地，该系统“连接器-第一物体”的声学特性可用于感测机械阻力(共振特性，能量吸收)，该信息可从控制施加机械振动能的反馈回路中获得。

-用于基于位置施加压力的机构。通过工具将压力施加至连接器，一旦工具到达位置对应于连接器已刺穿第一结构层的位置，则机器从施加第一压下力转换成施加更小的第二压下力。

-直接传感器，其例如可选地检测第一结构层何时被连接器刺穿；这包括使用相机和图像处理的可能性。通常也在这种情况下，一旦检测到连接器已经刺穿第一结构层，则机器从施加第一压下力转换成施加更小的第二压下力。

在包括经由连接器施加第一压下力的许多组实施例中，在施加第一压下力的步骤期间，能量也被耦合入连接器。该能量可以是机械振动能。在实施例中，机械振动的振幅和/或频率可以可选地不同于在施加第二压下力的步骤期间所施加的振幅/频率。尤其是，该振幅和/或频率可以在施加第一压下力的步骤期间可选地比在施加第二压下力的步骤期间更高。

更一般地，机械振动的振幅可在该过程期间经历特定的振幅调节曲线。在实施例中，在施加第二压下力的步骤期间，该机械振动能是以脉冲方式来施加。

第一结构层可以是相对硬且基本上无孔的，使得它不包括可由热塑性材料穿透的任何结构或仅包括很小的结构，以用于在热塑性材料重新固化后将连接器锚固在第一结构层中。然而，已经发现，在施加可能有益于改善对第一结构层远侧(“下方”)连接器的锚固的第一压下力期间，已经施加了机械振动。这可归因于以下事实：在热塑性材料中，对于较高的温度，内部摩擦越大，尤其是如果在高于玻璃化转变温度的温度下，与低于玻璃化转变温度的转变相比。如果在穿透第一结构层期间已经施加了振动，那么这将导致加热热塑性材料，借以材料变得更软并且在受到机械振动时将具有更大的内部摩擦。然后，当后续步骤中的材料与内衬材料(由于其特性呈现出显著较小的阻力并且将因此导致更小的内部摩擦)接触时，由于初始加热，整个能量吸收将足以持续加热内衬层内连接器热塑性材料的液化过程。尽管内衬是相当软的，但是已经观察到如果流动部分足够大，这将导致在内衬材料内的结实锚固。

作为具有坚硬无孔材料的第一结构层的替代方案，第一物体可具有更柔韧的第一结构层。例如，第一结构层可以是绒状，例如木材/聚丙烯(PP)或甚至仅部分固结的玻璃纤维-PP复合材料。

在实施例中，除了通过热塑性材料互穿纤维间的开放空间来锚固之外，将连接器锚固在第一物体中可包括连接器的材料和第一和/或(如果适用)第二外部结构层的材料之间的焊接。

更一般地，在实施例中，第一结构层可具有热塑性特性。这可用于以下内容中的至少一个：

-当在施加第一压下力的初始阶段期间也将能量耦合入连接器时，第一结构层可局部地加热从而变软，由此第一压下力可被选择为相对较小。附加地或替代地，振动(如果振动是机械振动)的振幅或通常输入功率可被选择为相对较小直到已经穿透第一结构层，尤其是在没有引起连接器本身的远端变软的情况下。在刺穿(穿透)之后，可以提高压力和/或振幅/功率，使得可开始连接器的材料的液化过程。

-在锚固过程的最后阶段，可以使连接器的热塑性材料焊接到第一外部结构层。

在实施例中，连接器可具有近侧加宽部，比如头部或类似物，其形成位于或成形为在趋近锚固过程结束时压靠第一外部结构层的熔接结构，从而变得液化并互穿第一外部结构层的结构和/或使第一外部结构层和/或内衬层的材料熔接以便形成焊接。

这种熔接结构可包括边缘，例如周向边缘。

作为补充或又一替代方案，可选择连接器和内衬层的材料使得锚固包括连接器的材料和内衬层的热塑性材料之间的焊接，如下文进一步阐述。

在一组实施例中，在施加第二压下力之后且在停止能量传递之前和/或停止能量传递之后，但在流动部分已完全重新固化之前，该方法具有施加第三压下力的附加步骤的特征，第三压下力大于第二压下力并且可以小于第一压下力。一旦连接器的远端接触内衬层远侧的第二结构层或第二结构层和内衬层材料之间的界面处的附接层，可施加这种第三压下力。在实际中，这种附接层延伸入内衬材料的空间并且在本文中被认为属于内衬层。可选地，在施加第三压下力期间，机械振动的振幅可设定成不同于第二压下力阶段期间所施加振幅的第三值。

但第二压下力和(在适用时)第三压下力通常将被选择成使第二外部结构层未被连接器穿透。第二外部结构层可保持完整而没有显著变形。

在一组实施例中，连接器包括头部或其它横向突出的近侧特征。这种横向突出特征可用作止挡特征，即一旦头部(或其它横向突出的近侧特征)面向远侧的台肩物理接触第一结构层或物理接触通过连接器被结合至第一物体的第二物体的近侧表面，能量输入(尤其是机械振动)可停止。

待结合至第一物体的第二物体可以可选地包括具有开口的通常平坦的片部。这种片部可直接搁置在第一结构层的近侧表面并与其物理接触。或者，比如薄片或薄膜的其它部分可被放置在第一物体和片部之间。该过程之后，连接器延伸通过的开口可以是通孔或可以是向侧面敞开的缺口(比如狭缝或类似物)。

在实施例中，将第二物体结合至第一物体可包括以下至少一个措施：

-围绕开口的第二物体具有突出远离第一结构层的朝向近侧的平面的部段和在趋近锚固过程结束时与边缘接触的连接器的一部分(例如外周横向突出特征(凸缘/头部或类似物)，借以耦合入连接器的能量(例如振动能)使热塑性材料的一部分由于边缘和热塑性材料之间产生的摩擦热变得可流动，可流动的材料在边缘周围流动以至少部分地将边缘嵌入热塑性材料。从而，取决于边缘和连接器的几何形状，实现附加的连接和密封，基本上如PCT/EP2016/073422所述。

-第二物体具有与第一结构层接触的热塑性材料，使该热塑性材料的至少一部分相对于第一结构层流动，借以第一结构层的表面的结构与第一结构层的材料互穿和/或形成焊接，使得实现附加连接和可能的密封。

-粘合剂放置在连接器的横向突出特征和第二物体的近侧表面之间和/或第二物体和第一结构层之间。这种粘合剂可以是可固化的粘合剂。由于能量耦合入连接器的机械振动作用，粘度开始减小使得粘合剂可以流入第一物体、第二物体和/或连接器的结构。附加地或替代地，机械振动可加速固化过程。作为可固化粘合剂的补充或替代方案，也可使用热塑性粘合剂。

-连接器的可流动和重新固化的材料使其与第二物体形状配合连接，例如由于第二物体内的开口并非旋转对称的，借以产生相对于旋转运动的形状配合。

作为具有所述类型头部的替代方案，连接器可以成形为被插入直到连接器的近侧表面与第一结构层的近侧表面齐平，或者直到连接器的近侧表面的至少一部分与第一结构层的近侧表面齐平。该方法然后可包括施加第二压下力(在适用时和/或第三压下力)直到连接器的近侧表面的至少一部分大致与第一结构层的近侧表面齐平。

在实施例中，连接器可具有径向向外突出的近侧凸缘状突起且被成形为压靠余下的第一结构层的边缘，以便相对于第一结构层密封连接器。

尤其是，连接器的功能部分、比如紧固件容置部分(可以例如包括向近侧敞开的螺纹孔)被布置成使得在锚固过程之后它在第一结构层的近侧表面的远侧，即在第一物体“内部”。

在所有实施例中，该方法可包括在停止能量传递的步骤之后将压下力保持一段时间的附加步骤。这可以至少在流动部分已经失去其流动能力之前完成，这取决于连接器的尺寸和第一物体的导热性能，这种情况通常发生在几秒之内。

通常，连接器可以是用于将第二物体连接至第一物体的传统连接器。为此，如所提到的，连接器例如可以包括限定出面向远侧的台肩的头部，使得具有开口的第二物体被夹在第一物体和头部之间，连接器延伸通过该开口。或者，连接器可包括连接结构，比如内螺纹或外螺纹、卡口连接结构、允许卡入连接的结构或任何其它合适的连接结构。在这些情况下，连接结构可以可选地形成为连接器的一部分的部件，该部件不是热塑性液化材料的一部分。

作为这种传统连接器的补充或替代方案，连接器可以是本身具有专用功能的第二物体的一体部分，例如连接器可以是从第二物体的表面突出的连接销。连接器也可以将相当小的其它物体连接至第一物体，例如传感器或致动器或光源和/或其它元件，该其它物体可以集成在连接器的主体中。

尤其在一组实施例中，除了锚固结构之外，连接器还可包括功能结构。这种功能结构可以是限定出连接部位、尤其相对于所有维度(x,y,z)限定出连接部位的连接结构。尤其是，该功能结构(如果功能结构是连接结构，则是连接部位)可以相对于插入轴线偏心使得连接器围绕其插入轴线(通常近远轴线可相对于锚固结构居中)的取向确定了连接部位的位置和取向。在此，功能结构例如不同于与轴线共轴的紧固孔(有或没有螺纹)、向近侧突出的共轴销或螺纹杆、头部等或已知紧固件的任何其它常见紧固结构。

该方法可包括相对于第一物体将连接器锚固在限定好的x、y和z位置以及所提到示例中的取向。

为此，可实施以下措施中的一种或多种：

-施加第二压下力的工具包括在连接器已经到达限定好的z位置时停止该过程的位置控制。

-连接器具有面向远侧的抵接面，该过程在抵接面贴靠第一物体的面向近侧的对应结构的情况下停止。例如，如果阻止进一步向前运动的机械阻力已达到某个值(力控制)，则可能是这种情况。

-连接器具有与工具的相应结构配合的非旋转对称(关于插入轴线)的导向结构以限定取向。

-连接器具有远侧导向结构，其关于插入轴线非旋转对称并且与第一物体的相应的非旋转对称定位孔配合。

附加地或替代地，连接器可包括板状主体部分，锚固部分从主体部分朝远侧突出且其近侧布置连接结构，其中主体部分包括面向近侧耦合输入面，在锚固期间压力被耦合其中。在实施例中，耦合输入面可紧邻锚固部分的近侧布置，即通过主体部分直接耦合压下力和振动能而不需要转向。

更一般地，包括功能结构的功能部分可包括面向远侧的抵接结构，其中实施施加第二压下力的步骤直到抵接结构抵接第一物体的近侧表面部分。该抵接结构可以是板状主体部分的远侧表面或可由功能部分的其它特征构成。抵接部分在远侧锚固部分和近侧功能部分限定出分隔平面。

除了锚固结构之外，实施连接结构的方面的实施例不限于实施第一方面和/或第二方面的实施例，即该实施例包括没有冲出第一外部结构层的一部分或与之断裂的实施例以及第一物体不一定是具有内衬层的轻质结构元件的实施例。

尤其是，该方面的实施例包括以下实施例，其中方法包括在使连接器接触第一物体之前在第一外部结构层中开孔的步骤，其中第一外部结构层中的孔可具有大致与锚固部分直径相对应的直径。换句话说，尽管对于包括本发明的第一和第二方面的所有种类的实施例来说，制造导孔是一种选择，但进一步的第三方面的实施例包括这样的实施例，即其中阻止连接器刺穿第一外部结构层所面对的阻力不是通过移位而是通过局部移除第一外部结构层来克服。

第一物体、连接器以及在适用时的第二物体是广义上的构成部件(构成元件)，即是用在机械工程和制造的任何领域的元件，例如汽车工程、飞行器制造、造船、建筑构造、机器制造、玩具制造等。通常，物体以及连接器将全部是人工合成的物体。因此不排除自然材料如木基材料的使用。

热塑性材料的流动部分是热塑性材料的一部分，其在过程期间并且由于机械振动的作用导致液化并且流动。流动部分不必是单件式的，但可以包括彼此分开的部分，例如在连接器的远端和在更近侧位置。

为了施加压力的反作用力，第一物体可以靠着支撑件放置，例如非振动支撑件。根据第一种选择，这种支撑件可包括与连接器压靠的点面对面的支撑表面，即该点的远侧。第一种选择可以是有利的，因为即使第一物体本身不具有足够的稳定性承受压力而没有显著变形或者甚至缺陷，也可以实施结合。但是，根据第二种选择，第一物体的远侧可被暴露，例如通过沿着侧面或类似的保持第一物体。

在实施例中，第一物体靠着支撑件放置，支撑件和第一物体之间没有弹性或屈服元件，使得支撑件刚性地支撑第一物体。

内衬层可例如包括具有大部分中空空间的宏观专用结构，从而内衬层的密度是相当小的。例如内衬层可包括在第一和第二外部结构层之间竖向延伸的壁(壁平行于轴线延伸)。在实施例中，这种壁形成蜂窝结构。

更一般地，在实施例中，内衬包括热塑性材料可穿透的材料的部分。其中，在使流动部分流动的步骤中包括使流动部分的材料穿入结构，由此在重新固化之后在连接器和第一物体之间产生形状配合连接。在内衬层包括热塑性材料的情况下，例如作为蜂窝结构的浸渍材料，不排除另外通过连接器和内衬的热塑性材料产生焊接。

还存在轻质结构元件，其适合作为用于本发明的第一物体且具有包括热塑性壁结构、比如热塑性塑料，例如聚丙烯蜂窝结构。

除此之外，适于该过程的内衬材料至少在根据本发明方法的情况下是坚实的。它进一步包括(真实或潜在)空间，液化的材料可通过该空间流动或被压下用于锚固。或者，可穿透的材料能够在液化的热塑性材料的流体静压力下产生这种空间，这意味着在室温条件下时它可能是不可穿透的或仅在很小程度下可穿透。这种特性(具有用于穿透的潜在空间)暗示着例如机械阻力方面的不均匀性。具有这种特性的材料的示例是多孔材料，它的孔用可从孔中挤出的材料、软材料和硬材料的复合物或均匀材料来填充，其中组分之间的界面粘合小于由穿透的液化材料施加的力。因此，一般来说，可穿透的内衬材料包括结构(“空的”空间比如孔、腔等)方面或材料组分(可替换材料或可分离材料)方面的不均匀性。如上所述，连接器的材料和内衬层的材料之间可能产生焊接。在这些实施例中，内衬层的那些有助于焊接的材料部分不保持固态而是变得可流动至足以形成焊接的程度。

这可以可选地通过降低连接器的向前运动速度来支持，例如向前运动主要通过内衬材料的熔融(使其可流动)称为可能，几乎不需要任何力，借以能够避免内衬结构的破碎。

可穿透材料可包括在结构层和内衬和/或本身可包括空间/孔的内衬之间的泡沫粘合剂，比如PU粘合剂。

在本文中，表述“能够例如通过机械振动变得可流动的热塑性材料”或简称“可液化的热塑性材料”或“可液化的材料”或“热塑性塑料”被用于描述包括至少一种热塑性组分的材料，当被加热时，特别是当通过摩擦被加热时，即当被布置在彼此接触并相对彼此振动地移动的一对表面中的一个上时，该材料变成液体(可流动的)，其中振动的频率具有如上所述的特性。在一些情况下，例如如果连接器必须承载大量负载，那么如果材料具有大于0.5GPa的弹性系数则可能是有利的。在其它实施例中，弹性系数可能低于该值。

热塑性材料在汽车和航空行业中是众所周知的。为了根据本发明的方法的目的，可以使用特别适用于这些行业的已知的热塑性材料。

适用于根据本发明方法的热塑性材料在室温下(或在该方法实施的温度下)是固态的。它优选包括聚合相(特别是基于C、P、S或Si链)，其在临界温度范围以上(例如通过熔融)从固态转变成液态的或可流动，并且当再次冷却到临界温度范围以下(例如通过结晶)时重新转变成固体材料，由此固相的粘度比液相的粘度高几个数量级(至少三个数量级)。热塑性材料通常将包括不是共价交联或交联的聚合物组分，交联键在加热至或高于熔融温度范围时可逆地打开。聚合物材料还可以包括填料，例如纤维或颗粒材料，其不具有热塑性或具有包括明显高于基础聚合物的熔融温度范围的熔融温度范围的热塑性。

在本文中，通常“不可液化”材料是在该过程期间达到的温度下无法液化的材料，因此尤其是在连接器的热塑性材料被液化的温度下。这不排除这种可能性即不可液化材料能够在该过程期间未达到的温度下液化，通常远高于热塑性材料或该过程期间热塑性材料被液化的液化温度(例如至少80℃)。液化温度时结晶聚合物的熔融温度。对于无定形热塑性塑料，液化温度(也称为“本文中的熔融温度”)是高于玻璃化转变温度的温度，在该玻璃化转变温度下，其变得可充分流动，有时称为“流动温度”(有时定义为可能挤压的最低温度)，例如热塑性材料的粘度在该温度下降至低于10⁴Pa*s(在实施例中，尤其基本没有纤维增强的聚合物，低于10³ Pa*s)。

例如，不可液化材料可以是金属，比如铝或钢或木材或硬塑料，例如增强的或未增强的热固性聚合物或增强的或未增强的热塑性塑料，该热塑性塑料的熔融温度(和/或玻璃化转变温度)显著高于可液化部分的熔融温度/玻璃化转变温度，例如熔融温度和/或玻璃化转变温度至少高于50℃或80℃或100℃。

热塑性材料的具体实施例是：聚醚酮(PEEK)，聚酯比如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚醚酰亚胺，聚酰胺例如聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6或聚酰胺66，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚甲醛或聚碳酸酯聚氨酯，聚碳酸酯或聚酯碳酸酯，或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)，苯乙烯-丙烯腈，聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯，或这些的共聚物或混合物。

除了热塑性聚合物之外，热塑性材料也可包括适用的填料，例如增强纤维，比如玻璃纤维和/或碳纤维。纤维可以是短纤维。长纤维或连续纤维可以尤其用于在该过程中未液化的第一和/或第二物体的部分。

纤维材料(如果有的话)可以是任何已知用于纤维增强的材料，尤其是碳、玻璃、凯夫拉(Kevlar)、陶瓷，例如莫来石、碳化硅或氮化硅、高强度聚乙烯(大力玛(Dyneema))等。

不具有纤维形状的其它填料也是可能的，例如粉末颗粒。

适用于根据本发明方法的实施例的机械振动或振荡优选具有在2至200kHz之间的频率(甚至优选是在10至100kHz之间，或在20至40kHz之间)和在0.2至20W/平方毫米活性表面的振动能。振动工具(例如超声焊头)例如被设计成使得其耦合输出主要在工具轴线(纵向振动)的方向上振荡，并且振幅在1至100微米之间，优选约30至60微米。这种优选的振动例如由例如在超声波焊接中已知的超声波设备产生。

在本文中，术语“近”和“远”用于表示方向和位置，即“近”是指操作者或机器施加机械振动的结合侧，而“远”是相对侧。本文中连接器在近侧的加宽称为“头部”，而在远侧的加宽是“足部”。

在本文中，如果近侧面被限定成在该过程期间从其进入层的那侧，术语“下方”通常意指指向该层的远侧空间。因此，术语“下方”并非意指涉及在制造过程期间地球重力场的取向。

本发明除了方法之外还涉及被构造成实施该方法的机器。这种机器包括具有耦合输出面的超声波发生器、被构造成使超声波发生器振动的机械振动源以及通过向前推动超声波发生器来施加压力的压力机构。机器被构造且被编程为实施本文所要求保护和所述的方法，包括以本文所述和要求保护的方式控制压力。

附图说明

以下，参照附图对实施本发明的方式进行描述。附图是示意性的。在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。附图示出：

图1a至图1c是在不同阶段期间第一物体和连接器的构造；

图2是配有第二物体的连接器；

图3是超声波发生器；

图4至图7是连接器的远端部分；

图8和图9是过程的实施例的力与时间图表和力与位置图表；

图10是通过单独工具增加压痕的加工步骤；

图11是替代压痕，第一结构层被破坏。

图12是具有圆柱形连接器的构造；

图13是流程图；

图14是水平横截面的内衬层以及可能的冲压边缘的形状；

图15是流程图的变型；

图16a和图16b又以竖直截面图示出，在该过程的不同阶段期间具有连接器和第一物体的布置；

图17是具有不可液化部件的连接器、第二物体和第一物体的布置；

图18a和图18b是在两个不同阶段的又一实施例；

图19、图20a、图20b和图21是可瘪塌连接器的实施例；

图22和图23是连接器的另外两个实施例；

图24、图25a、图25b和图26是另一连接器；

图27是具有插接部分的连接器，配有第二物体和第一物体；

图28、图29、图30是具有导向部分的连接器的实施例；

图31是具有连接器的布置，该连接器具有导向部分；

图32是另一个连接器；

图33a是连同超声波发生器的又一连接器，且图33b是图33a的连接器的视图；

图34至图38连接器的其它实施例；

图39至图43是其它连接器；

图44是另一个过程图；

图45是替代的轻质结构元件；

图46是在该过程中具有连接器、第一物体和超声波发生器的布置的构造；

图47和图48示出连接器的细节；

图49a和图49b是在该过程的两个不同阶段期间的另一个连接器；

图50和图51分别示出又一连接器和其变型的细节；

图52是连接器和超声波发生器的布置；

图53和图54是超声波发生器的变型；

图55是连接器和超声波发生器的另一种布置，

图56是又一连接器的视图；

图57示出在该过程期间具有连接器、第一物体和超声波发生器的布置的细节；

图57a和图57b示出通过图57的连接器的不同实施例的水平横截面的细节；

图58和图59是又一连接器；

图60是锚固在第一物体上中的连接器；

图61是在该过程期间的另一连接器以及超声波发生器和第一物体；

图62和图63示出其它连接器的细节；

图64是图62的实施例的视图；

图65示出又一连接器和第一结构层的细节；

图66是又一个连接器的仰视图(从远端侧看)；

图67和图68示出在该过程的两个不同阶段期间包括第二物体的布置的细节；

图69和图70示出在该过程的两个不同阶段期间包括第二物体的替代布置的细节；

图71示出连接器的细节；和

图72是具有非圆形开口的第二个物体。

图1a至图7、图10至图12、图16a至图19、图20a、图22至图25a、图26、图27、图30至图32、图33a、图35以及图35、图40、图43、图46至图55、图57至图63、图65、图67至图71均示出竖向横截面视图或侧视图。图14、图20b、图21、图25b、图39、图40a、图40b、图41和图42示出水平横截面，图64和72示出俯视图，图28、图29、图33b、图36至图38、图56和图66示出其它角度的视图。

具体实施方式

图1A中的构造包括第一物体1，其是具有第一结构层1.1、第二结构层1.2和这些结构层之间的内衬1.3的夹层板。第一和第二结构层可包括纤维复合材料如连续玻璃或连续的碳纤维增强树脂。内衬可以是任何合适的轻质材料，例如塑料或复合材料或纸板的蜂窝结构。

一种常见的内衬结构是蜂窝结构，该内衬结构具有形成蜂窝结构的壁，该蜂窝结构大致垂直于结构层之间的结构层平面延伸。例如，轻质结构元件的内衬层包括纸蜂窝，其由聚合物材料比如聚氨酯(PU)和增强纤维的混合物覆盖。

内衬可包括在结构层的界面处的屏障箔和/或网和/或粘合剂层。尤其是，附加粘合剂可将结构层1.1、1.2结合至内衬。在一个示例中，在聚氨酯基体上使用轻微发泡粘合剂。粘合剂中可能的孔可有助于本发明各个实施例的锚固。本文所示取向为上面的面表示面向近侧的面。连接器3从近侧结合至第一物体1。

连接器3至少在其远端包括热塑性材料。它可例如由热塑性材料组成。在图1a的实施例和此后描述的其它实施例中的连接器具有主体或头部3.1以及形成远侧冲压边缘3.4的远侧突出管部3.2。

图1a示出在开始机械振动之前使连接器3接触第一物体的步骤。热塑性材料处于例如可对应于室温的第一温度T₁。

图1b示出在施加第一压下力的步骤后机械振动被耦合至连接器3的组件。具有耦合输出面6.1(参见图3)的超声波发生器6用于将机械振动和压力耦合入连接器3以将连接器锚固进第一物体。通过支撑件(未示出，例如非振动支撑件)施加压下力的反作用力。可能辅助有机械振动的第一压下力的作用在于穿过第一结构层1.1。产生冲出部1.7。出于说明目的，图1b示出冲出部最初朝相对于由第一结构层1.1限定的平面的朝近侧方向偏移，但是实际上在随后描述的步骤之前的任何初始位移可取决于第一物体1内的压力或类似的作用。

作为机械振动和压下力的结果，连接器3在其远端处于较高的第二温度T₂。

此后，第二压下力和机械振动被耦合入超声波发生器。振动和压下力的共同作用在于热塑性材料的部分变得可流动并且被压入第一物体的结构中。因此连接器尺寸改变。在重新固化后，产生形状配合连接。

图1c示出趋近第二压下力阶段结束的组件。冲出部1.7已朝向远侧移位，形成内衬材料的压缩部分1.4。内衬材料的压缩部分1.4，内衬材料1.3围绕附接部位的其它部分以及在第二结构层1.2和内衬层1.3之间的可能的发泡粘合剂层(在适用时，比如PU粘合剂)被热塑性材料的流动部分3.8穿透。因为热塑性材料之间的外摩擦和热塑性材料内的内摩擦，所以出现流动部分，该热塑性材料吸收机械振动能并将流动部分加热到其可流动的温度。在能量输入停止后，流动部分重新固化以在连接器的材料和内衬层(在适用时，可能包括粘合剂层)之间以及可选地还在连接器的材料和第二结构层1.2之间产生形状配合连接。

冲出部1.7基本可保持完整和/或近似平行于由结构层1.1、1.2限定的平面定向。或者，在该过程期间，其可能断裂和/或可能得到不确定的取向。在任一种情况下，这可有助于连接器锚固的机械稳定性。

图2示出连接器的实施例，除了参照图1a至1c所描述的连接器外，还具有以下特征：

-主体或头部3.1是限定出向外突出的凸缘3.5的头部，该凸缘限定出面向远侧的表面部分，由此具有通孔的第二物体2可夹在头部和第一物体 之间以将第二物体紧固至第一物体。这样横向凸出的凸缘(或其它横向凸出的形状)可以附加地或替代地用于紧固第二物体，也用作该过程的止挡特征。

-面向近侧的耦合输入面具有导向压痕3.6，其与该过程步骤期间的超声波发生器的对应突起6.6(参见图3)配合。

这两个特征彼此独立，即连接器可实现具有两个、具有它们中的一个或都不具有这些特征。

图4示出连接器的替代远端。冲压边缘3.4由管部段3.2的向外锥形部形成，代替图1a和2所示的向内锥形。

图5示出连接器的又一远端。相比于先前的实施例，管部段3.2的远端没有形成封闭轮廓而是间断的，使得管部段3.2的远端部段3.7包括远侧冠部特征。

图6示出在第二压下力阶段(和/或在此后描述的可选的第三压下力阶段)期间正在变形以向外(箭头)弯曲的远端部段3.7的可选方案。

为促进这样的变形，连接器可设计成可瘪塌的，如图7所示。为此，连接器具有周向槽3.9，其在将要变形的远端部段3.7和连接器的其余部分之间的位置处构成系统性弱化。

图8示意性示出本文所述类型的过程中由超声波施加的压下力作为时间的函数。在最初使连接器接触第一物体和接触的步骤期间，压下力是零或几乎为零。于是：

-在第一压下力阶段A，施加高压下力还有可选地机械振动直至已经刺穿第一结构层。

-该阶段A之后，在第二压下力阶段B中，压下力大幅减小以便允许连接器的远端部分缓慢地前进通过更软的内衬层材料，使得在该步骤期间吸收充分的振动能以用于开始液化。在该阶段B期间，机械振动的参数可不同于阶段A期间施加的参数，例如，振幅可小于阶段A，因为在阶段A期间所需的能量特别大。但是，也可能保持相同的振幅，并且不排除振幅在阶段B增加以在阶段B期间增强加热过程(例如，如果选择了力的和振幅的位置相关控制)。

-然后，在可选的进一步的阶段C中，例如如果连接器远端尚未液化的部分到达第二结构层和/或第二结构层和内衬层之间的粘合剂层，则压下力可再次变大。第二压下力阶段B和该第三压下力阶段C之间的过渡可以是连续的(如图8所示)或可以是跃进的。在进一步的阶段C期间，仍然将具有与阶段B相当的振幅或不同的振幅的机械振动耦合入连接器。

-在图8中以虚线示出的某个时间点处，停止通过机械振动的能量输入。然而，在保持压下力阶段D期间维持压下力。可能在阶段D期间，相比于阶段C(与图8和图9中示出的压下力相比)，压下力甚至增加以横向地(径向地)推动流动部分或其部件径向移位。

-在阶段C和阶段D之间，可选的进一步的阶段C`可包括维持机械振动(具有与阶段C中相同或不同的振幅)并且一旦连接器的远端的所有部分已经变得可流动则再次增加压下力，因为在该阶段再没有推动穿过第二结构层的风险，并且附加的压下力可增强可流动的热塑性材料通常期望的径向向外(横向)移动进内衬层，从而在材料已经重新固化后增强锚固。

图9示出在相同过程中与相对于近远轴线的超声波发生器的位置d相关的压下力。峰的宽度代表相A，其对应第一结构层在穿透之前的弹性-塑性材料的组合厚度和极限。图9的特征可用于以与超声波发生器位置相关的方式控制压下力。

图10示出在使连接器接触第一物体之前，通过单独的工具8至少部分地施加压下力的可选方案。如果用如图10所示的具有相对浅的突起的工具8来实施该步骤，那么取决于第一结构层1.1的韧性，这可能导致变形而几乎没有使第一结构层断裂或仅在限定位置断裂。然后，类似于上述实施例，通过施加第一压下力，连接器可能需要首先刺穿或进一步刺穿第一结构层。

或者，如图11所示，工具可以是比如冲出第一结构层的对应部分1.7。然后，工具施加第一压下力。箭头1.5示出热塑性材料流动部分的可能流动路径用于随后施加第二压下力和机械振动步骤。

在任一种情况下和包括添加具有侧壁的压痕的所有情况下，由工具8造成的压痕边缘周围的第一结构层1.1的变形部分可带来相对于剪切力(面内力)的额外稳定性。

图12非常示意性地示出连接器3不需要具有管形部段的原理。而是，可根据如第一物体和第一结构层的强度、连接器材料等参数来选择理想的形状。在可能的形状中，连接器3具有如图12所示的平坦端部，图12示出具有简单回转圆柱形的连接器。冲压边缘14可由界定出平坦远端的边缘构成。

图13示出将连接器锚固在轻质结构元件中的方法的过程图。该图示出与时间相关地施加力11和振动功率12。在最初阶段A期间，冲出第一外部结构层的一部分。破坏相对硬的第一外部结构层需要高的力和高振动功率。在随后的阶段B中，第一外部结构层的冲出部分被移位，并且更多的能量被耦合入连接器以使热塑性材料可流动。在该阶段B中，所需的力较小，振动功率也可比阶段A中小。当连接器的远端(连接器的部分已经开始变得可流动且受到之前的压下而变形)接近第二结构层时，所需的力再次提高(阶段C)。另外，可以在阶段C中可选地将振动功率选择为比阶段B中更高。作为另一可选方案，如图13所示，在阶段B和/或阶段C期间，可调节振动功率以例如包括如示意性示出的多个峰12.1。在可选的最后阶段(阶段D、压下后)期间，可关掉振动功率，但是保持或者甚至提高压下力直到流动部分已经至少部分地重新固化。

可以对该过程进行修改。例如在一些实施例中，在阶段A后，可以完全关闭振动一段时间，例如在连接器前进到第一物体期间。作为补充或替代，在阶段B期间，调节可包括开启和关闭振动源。

尤其是，如果连接器包括此前提到且在参照附图7、图19、图23、图40至图43、图49、图50及其它详细描述的位于近侧的瘪塌区，那么在一些实施例中以下可能是有利的，如果在阶段C之前将能量输入停止一段时间，借此可重新固化远侧流动部分，使得在能量输入重新开始时将振动集中在更近的区域，例如开口(参见例如图49a、图50)之间的区域，从而引起期望的瘪塌。

如图14示意性所示，在一些实施例中，内衬层具有蜂窝结构或由竖向壁(垂直于结构层的壁)构成的其它结构。在这样的实施例中，可选择冲压边缘3.4的形状和尺寸以在多个点22处压靠壁。因此，冲压边缘切穿壁和/或导致壁瘪塌。瘪塌的壁可产生底切结构，其在被液化和重新固化的热塑性连接器材料互穿后有助于连接器的锚固。

尤其是，连接器在其远端(例如由冲压边缘包围的区域)的横截面积可至少约为结构的单元尺寸，使得连接器放置在何处与结构无关，冲压边缘将在多个点处与壁接触。

图15示出图13的过程图的变型。在该变型中，示出针对图13实施例的三处独立的区别：

-在已经刺穿第一结构层之后，在前进阶段(阶段B或至少阶段B的开始)期间，关闭振动。

-振动功率12在趋近阶段B结束时增加。

-力11具有与时间相关的多个峰，这是由远端遇到内衬层的离散结构所产生的。

图16a示出连接器的实施例，其被构造成穿过第一结构层1.1但是被构造成即使无法精确控制远端的竖向位置(z位置)也保护第二结构层1.2。

为此，连接器3除了热塑性材料的主体31之外还具有不可液化部件32。不可液化部件32例如可以是金属的。不可液化部件具有管部32.1，其从主体31的远侧突出并且形成远侧冲压边缘3.4。此外，它还具有延伸进主体31内部的锚固部32.2。锚固部32.2的形状是这样的，即在被朝向近侧压下时，一旦主体材料可变形，它将趋于相对于主体朝近侧前进。但是，锚固部将使能量集中效应和因此的初始能量密度在远侧冲压边缘3.4处高于在锚固部32.2的近端，尤其是如果第一结构层相对结实且需要高能量来冲穿和/或如果主体31的材料相对软。

在此，可定制并根据其目的来设计锚固部32.2的形状和由此的能量集中特性。例如，如果主体31的热塑性材料是相对软的、低熔点材料比如聚丙烯(PP)，则对于某些实施例而言可能是有利的，例如如果在趋近过程结束时期望焊接至第一物体的材料(其也可以是PP)。在这样的实施例和/或如果第一结构层相对结实的实施例中，锚固部可具有相对钝的近侧结构(具有有限的能量集中效应)，然而对于更坚实的主体材料和更薄弱的第一物体材料，锚固部的能量集中特性可选择为更加明显。

在初始阶段，主体31的材料将是坚实的，当压下力和振动耦合进连接器时，可将压下力和振动能施加至冲压边缘3.4和第一结构层1.1之间的界面，借以冲压第一结构层。该过程还将使能量被不可液化部件32且在主体31和部件之间的界面处被吸收。因此，当连接器被进一步压下入夹层板1中时，除了流动部分3.8之外，还形成绕不可液化部件32的内部流动部分3.10，借以在向前朝向远侧压下连接器时使不可液化部件相对于主体31朝近侧被推回。这示出在图16b中。该部分(图16a/16b中的管部)的长度和锚固部分的几何形状可位于其中，使得在连接器的远端到达第二结构层1.2时不可液化部件完全缩回到主体中，使得在这种情况下，连接器无法再冲压。

图16c示出通过以下特征区别于图16b的实施例的变型：

-可液化部件而不是可液化材料块具有管部和周向槽3.9，借以类似于图7的实施例可瘪塌。

-锚固部被成形为具有扩张效果，即其被成形为当相对于可液化部件被向近侧推动时在液化的或尚未液化的热塑性材料上施加向外的定向压下力。这由箭头示出在图16c中。

这些可以彼此独立实现的特征都有助于产生近侧液化区，即热塑性材料的流动部分将包括位于近侧的部分(例如紧邻第一外部结构层的远侧)并且将使流动部分的相应部分朝径向向外移位，借以例如通过铆钉效应尤其是对于第一结构层的锚固(紧邻远侧)更结实。

图17示出该构思的变型，其中不可液化部件是管部3.2的管头。

图17还示出具有凸缘3.5的连接器的原理，凸缘被成形为适用于将第二物体2(例如金属片等)固定至第一物体1。更多关于该构思的可能性的细节此后参照图27和图67-72来描述。

图18a和图18b示出保护第二结构层不被刺穿的措施的其它替代方案。仅连接器的管部3.2非常短，使得由管部3.2围成的体积的深度d等于或小于第一结构层的厚度。因此，冲出部1.7填充体积，从而保护冲压边缘3.4，即可使连接器压靠的部分免受冲压边缘的影响(图18b)。

更进一步的可能性是使热塑性连接器3的远端(该远端承载冲压边缘3.4)瘪塌。图19示出具有管部(具有周向槽3.9)的连接器，其中一旦槽3.9附近的热塑性材料在第一次热输入后充分变形，则连接器将瘪塌。

图20a示意性示出具有向外变形的腿部3.22的连接器的可能构思，该腿部随着穿透第一结构层的初始软化之后变得能够(尤其是向外)变形。图20b示出通过具有腿部(沿着图20a中平面B,C-B,C)的连接器的远侧部分的水平横截面。图21示出通过具有可变形腿3.22的连接器的远侧部分的可能的替代横截面。图22示出涉及具有两个腿部3.22的原理，其中箭头示出在初始软化之后的变形方向。

图23示出涉及以下原理结合的示例，包括在该过程期间不可液化部件32相对于可液化部件31被压下朝向近侧的原理和分开腿3.22的原理，其中属于连接器主体31的腿经由不可液化部件32的回退移动被分开。为此，该端部的不可液化部件朝近侧呈锥形(如图23所示)或具有能够在液化或尚未液化的热塑性材料上施加向外定向力的其它斜坡状特征。

在图23的实施例中，不可液化部件32并不刺穿，即其具有不会切入第一结构层的面向远侧的结构。

作为使腿分开的补充或替代方案，使可液化材料朝径向向外移位的这种可不液化部分可具有其它效果和目的。即，可选地结合瘪塌结构(图23示出达到该效果的周向槽3.9)，不可液化部件32有助于使可液化部件31的热塑性材料不仅在远端而且在更近侧(如紧邻第一外部结构层1.1的远侧)液化。作为辅助液化的补充或替代方案，不可液化部件可在可液化部件31的已液化的热塑性材料上产生向外位移力，使得流动部分的相应部分将朝径向向外移位，由此使尤其是相对于第一外部结构层的锚固更结实。

图24示出图20a至图22的实施例的变型，其中连接器具有逐步减小的横截面。

图25a和图25b示出从一开始相对柔性的腿和稳定件41(比如不可液化材料环)的实施例的示例。环(或其它稳定件)最初将位于连接器的远端附近并且将通过把连接器引入第一物体(尤其是通过抵接第一结构层面向近侧的表面)向后(箭头)移位。

图26示出连接器可从侧向即从横向锚固在轻质结构元件中的可能性。尤其是，如图26所示，轻质结构元件可沿着其边缘这样形成，外部结构层中的一个朝竖向并朝向另一个外部结构层弯曲并彼此相连。因此，弯曲的外部结构层(图26所示示例中的第一外部结构层1.1)具有边缘终止部段1.11，通过接触终止部段1.11并通过基本水平的压下力(如图26所示)可将连接器3压下入轻质结构元件。此实施例需要足够稳定的内衬层1.3以施加第二压下力的反作用力，该反作用力通过能量输入的作用足以使连接器的热塑性材料变得可流动。如果内衬层1.3的反作用力不足以通过该方法完成牢固锚固，则可采取可能的额外措施，如参照图16至图25所述成形的连接器或提供具有瘪塌结构(如此后所述类型)的连接器。

参照图27描述又一原理。连接器3在凸缘3.5的远侧具有插接部分3.28，该插接部分的尺寸设计成具有略微大于开口的横截面，该开口在待固定至第一物体1的第二物体2中。但是，插接部分的横截面基本上大于其轴和/或管部分的横截面，在该过程期间轴和/或管部分穿透第一物体。插接部分在趋近过程结束时被压入开口，其中机械振动能和压下力造成插接部分和第二物体之间的紧密连接。

插接部分3.28可以是环形且连续紧凑的。或者，其可例如通过包括多个径向延伸的肋来构成，肋除了用作插接部分还可具有能量导向特性。在结构层并非均匀致密但是例如由固结的绒毛/聚丙烯(PP)/玻璃纤维复合物组成的情况下，这是特别有意义的。

插接部分和第二物体之间的紧密连接和/或插接部分和第一结构层之间相应的紧密连接可包括以下内容中的一个或多个：压配合、聚合物-聚合物焊接连接、通过插接部分的材料的熔融和重新固化使第二物体/第一结构层材料互穿。

在图27中，连接器3示出为由热塑性材料组成。

在任一情况下，插接部分和第二物体2之间的连接可导致第二物体的近侧和第二物体的远侧之间的密封。

对于许多应用而言，连接器需要在锚固于第一物体中时相对于第一物体相对精确地定位。图28-31示出这样做的第一种可能性。

除了管部3.2之外，连接器的远侧边缘形成了冲压边缘3.4，示出在图28、29和30中的连接器3包括例如中央导向部分3.30。导向部分3.30比由冲压边缘3.4限定的平面向更远侧突出。因此，当连接器相对于第一物体定位以使面向远侧的表面部分(冲压边缘)接触第一结构层时并在压下力开始(且在大多数实施例中还在机械振动开始前)之前，导向部分可被引入第一结构层1.1中的导向孔1.10，例如如图31所示。第一物体中的导向孔1.10可以是使用常规手段(如通过钻孔或冲孔)预制并以所需精度定位。

因为导向孔1.10和导向部分3.30一起限定出连接器相对于第一物体的位置，所以，例如如图31所示，超声波发生器6无需精确地定位且无需具有适配连接器3形状的形状。

导向部分3.30在该过程期间可至少部分地变得可流动的且造成内衬层的互穿结构和/或可造成瘪塌和/或变形。为此，导向部分3.30可以是热塑性的。附加地或替代地，导向部分可按仅相对较弱地被连接至连接器的其余部分的方式安装，使得可通过在该过程期间的能量输入来断开/松开连接。例如，在图28的实施例中，导向部分3.30以相对于轴向力不直接由连接器的主体3.1支撑的方式被连接至安装部分3.31，使得足够的轴向力可以将导向部分3.30剪断。在图29的实施例中，导向部分3.30是切缝使得其包括两个可变形分开的腿。在图30的实施例中，可选择切缝构造(图30中不可见)和/或延伸进导向部分3.30的紧固孔3.13造成朝向导向部分的近端的局部薄弱点。

在实施例中，导向部分和相应的导向孔可被构造成具有非旋转对称横截面，使得不仅限定位置还限定离散数目的可能取向。图28示出关于绕近远侧轴线的旋转对称的导向部分的示例。

图28至图30示出根据本发明的连接器的又一可选特征。即，连接器均具有从近端向内延伸的紧固孔3.13。取决于构造，紧固孔3.13可以是通孔(图28和图29)或盲孔(图30)。紧固孔3.13可用于螺钉或其它待插入其中的紧固件(包括待连接至第一物体的另一物体的紧固部分)，由此连接器可作为用于将另一物体连接至第一物体的锚固件。这可以可选地接合此前论及的可用于将第二物体固定至第一物体的凸缘。紧固孔3.13可以可选地包括螺纹或其它紧固结构。

将连接器相对于第一物体精确定位的第二可选方案包括将超声波发生器(或单独导向工具)相对于第一物体精确定位并在该过程期间通过超声波发生器(或对应地单独导向工具)引导连接器。借助配合连接器的导向压痕3.6的导向突起6.6，通过超声波发生器导向连接器的原理示出在图2和图3中。图32示出具有导向压痕3.6的连接器和具有相应的导向突起6.6的超声波发生器6的又一示例。在图32的实施例中，导向压痕3.6还具有在其近侧的紧固孔3.13。还可能可选地适用紧固孔作为导向压痕。

在图32的实施例中具有与容置压痕的原理无关的其它特殊特征。连接器3具有带导向压痕3.6的头部或主体部3.1和形成远侧冲压边缘3.4的向远侧突出的管部3.2。例如与图2的实施例相比，连接器还包括形成为从头部或主体部3.1向远侧延伸的中央远侧突起的紧固件容置部3.12。在紧固件容置部3.12中，存在紧固孔3.13。紧固孔可用于插入紧固件，比如螺钉或销。取决于使用的紧固件的特性和连接器的材料特性，紧固孔可包括相应结构，例如内螺纹。

代替紧固孔或作为其附加，连接器可具有其它紧固特征如代替凹紧固结构的凸紧固结构(如螺杆或类似物)。所用的相应超声波发生器具有容置这样紧固结构的相应压痕，以避免将振动直接耦合进紧固结构。

如图33a和图33b所示的连接器3是连接器示例，除了锚固结构(其包括在此过程期间成为可流动热塑性材料以及冲压结构(在适用时))外还包括限定连接位置(尤其相对于所有维度(x,y,z)限定的连接位置)的连接结构。在所示实施例中的连接结构由与锚固结构一体的连接销3.16构成。

连接结构(所示实施例中的连接销3.16)尤其是横向布置的。这意味着连接结构3.16并非相对于插入轴线20对称布置，而是相对于轴线20偏心布置。插入轴线20是在插入期间沿其施加压下力且在插入期间沿其至少主要发生运动的轴线。插入轴线20通常相对于冲出部分居中。因此，轴线尤其是通过连接器的管部或其它限定出冲压或中断轮廓和/或刺穿点的结构来限定。

因此，连接部位的位置取决于绕轴20旋转的角度。因此，与此前论及的大多数实施例相比，当对应的连接器相对于第一物体定位并锚固其中，不仅限定位置而且还必须限定取向。

相应连接结构的示例例如可以是在限定方向上突出远离锚固结构的结构(如销)，比如铰链或类似物的枢轴、用于将其它物品夹在其上的结构、用于螺纹连接的锚固件等。

图33a和图33b的连接器3包括板状主体部3.1，其限定出面向远侧的抵接面3.18。从抵接面3.18，具有远侧冲压边缘3.4的管部3.2朝向远侧突出。朝向近侧，连接器包括基壁3.15，连接销3.16从基壁横向突出。基壁相对于轴线20偏心布置。此外，连接器包括多个垂直于基壁3.15延伸的且相对于作用在连接销上的力增强机械稳定性的加强壁3.14。

面向远侧的抵接面限定出连接结构的z位置，在该过程后，施加压下力直到抵接面3.18抵接物体的面向近侧的表面部分。

在图33a和图33b的实施例中的连接器3以及下文图34和图35的实施例的连接器例如可以是汽车后包裹架的安装座。

用于锚固连接器的超声波发生器6可以成形为适配于连接器的形状。尤其如图33a所示，连接器可以成形为通过接合在增强壁3.14和基壁3.15之间而从近侧撞击主体部3.1。附加地或替代地，还可为连接器3提供突出凸缘3.5，如图33a的虚线所示。使超声波发生器在壁之间直接接合在主体部3.1上、超声波发生器具有用于增强(多个)壁的压痕(如果需要时)的布置具有使压下力和振动直接耦合入锚固部分中的有利特性。

在包括连接部位的实施例中，连接部位的位置和/或取向取决于连接器绕其轴线20的取向，可能需要在锚固过程中导向连接器的取向，因为在插入期间连接器可能因振动输入会经受一些不可控的扭转运动。在图33a和图33b的实施例中，基壁3.15和/或增强壁3.14可与超声波发生器的相应形状一起用于此，由此超声波发生器的取向限定连接器的取向。

附加地或替代地，如图34所示(其中右图示出导向压痕3.6上的放大俯视图)，连接器和超声波发生器可包括非圆形对称的相应的导向结构，比如超声波发生器的矩形导向突起，其接合连接器的相应导向压痕3.6。导向突起和导向压痕的其它形状可包括用于螺钉头的任何已知形状，包括六角形、星形等。

图34的实施例包括环形基壁3.15，连接销3.16从环形基壁向外突出，基壁符合例如圆形或矩形轮廓，从而限定具有由连接器主体限定出罐底部的罐状结构，在该过程期间，超声波发生器压靠该底部。

如图35示意所示，除锚固结构之外，实现连接结构或其它偏心功能结构的方面的实施例不限于实施第一方面和/或第二方面的实施例，该第一方面包括通过施加第一压下力，相对于内衬层在附接部位处使第一外部结构层的一部分移位(可保持接触)。图35示出具有近侧部分的连接器，该近侧部分类似于图34的实施例的相应结构，但是基壁不是环形。

独立于此，锚固结构包括例如压穿第一结构层并压入内衬层以用于锚固的锚固结构销部分3.17。

在图35的实施例中的销部分3.17具有多个轴向延伸的能量导向器，即径向突出的翼部3.19。

图33至图35的实施例包括使用适配于连接器的几何形状的超声波发生器。这并不总是必要的。图66示出一个实施例，其中主体部3.1形成用于通用超声波发生器的大致平坦的耦合面。

图66的实施例具有可独立实现或彼此组合和/或与图66中所示的其它特征一起实现的附加特征：

-连接器3具有多个切割元件，即两个切割元件。这些切割元件中的每个均由具有远侧冲压边缘的管部3.2构成。

-(多个)管部并非圆形，而是具有近似矩形的外轮廓。通常，可使用在包围壁内留下中空空间的任何横截面。

-远侧冲压边缘不是尖锐的而是钝的。

-除了(多个)切割元件之外，连接器具有过程控制抵接突起3.71。在图66中，该抵接突起与切割元件一起形成三脚架，从而在连接器与第一结构层接触时，连接器位置是明确且稳定的。

○这类抵接突起3.71可在随后的过程期间瘪塌或熔化。它不一定必须穿透第一结构层，即它无需具有任何刺穿特性。

○除了在该过程的初始阶段稳定连接器之外，它还在连接器主体3.1大致横向延伸时阻尼不期望的弯曲振动。

图36示出基于参照图33a-35描述的原理的连接器。相比于这些图的实施例，连接结构不是销钉而是基壁3.15中的紧固孔。

在图37的实施例中，代替板状主体部分和示出在图33a-36中的壁(肋)，连接器具有封闭壳体3.31，壳体是本身相对于插入轴线偏心或者容纳相对于该轴线偏心的功能性结构中的任一种或两者都是。

在图37中，相对于轴线(示出为点划线)偏心的功能性结构并非连接结构而是另一功能部件。图37非常示意性地示出在壳体内以虚线所示的两个部件。该功能结构可包括传感器、天线、光源、相机、声学换能器等。

图37所示的具有封闭壳体的实施例可设有用于从壳体的面向近侧的端面将振动能耦合至锚固部分的装置，例如管部3.2。图56示出连接器3的实施例，其在所示实施例中具有连接销3.16，连接器的管部3.2穿过壳体延伸到连接器近端面。其中的壳体可能是朝向远侧开放的。如果壳体朝远侧开放，则功能部分的抵接部分由壳体竖向壁的远侧边缘构成。

将振动能从近端面耦合进锚固部分的其它方案是可能的，比如穿过壳体的竖向增强壁或其它的竖向结构。

图38示出代替具有冲压边缘的一个管部，该连接器可包括多个切割元件。在图38中，这些切割元件中的每个均是由具有远侧冲压边缘的管部构成。

示出在图6、图7、图19、图20a至图21、图23和其它图中的连接器的实施例包括在该过程中变形尤其是朝外侧瘪塌的远端部段。取决于第一物体的材料组分和尺寸，尤其是取决于管部/连接器的远端部段的厚度和第一物体的厚度(近远侧延伸)，这种瘪塌的控制可能是个问题，可采取措施来实施这种控制。

附加地或替代地，可期望确保热塑性材料的流动部分不仅在第二外部结构层附近向远侧穿透结构、还向第一结构层的紧邻远侧流动，首先用于增加互穿量，然后产生铆钉效应。例如图7、图16c、图23的实施例是这种实施例，即包括用于在更近侧位置使热塑性材料这样流动的措施。

通常，流动部分是否向第一结构层的紧邻远侧流动的问题取决于指定尺寸，并且在实施例中可期望对此产生影响。

图39所示的连接器的实施例是具有多个腿的连接器的实例，但是相比于图20a、图20b和图21或还有图25a至图25b，腿3.22最初通过在该过程期间作为预定断裂点的至少一个桥部3.23进行连接。

在图40的实施例中，管部通过至少一个稳定器肋3.21稳定。尤其如果外部结构层相当结实，这种稳定器结构可防止管部(其可选地可包括多个腿，例如如图39或图21所示)在使第一外部结构层的一部分移位的初始阶段期间瘪塌。

还如图40所示，稳定器结构还可成形为在将连接器压入轻质结构元件的后续步骤期间施加向外的定向压下力。所示例子中的弓形凹轮廓将在连接器被压入内衬层材料时引起这样的向外压下力，如图40的箭头所示。

图40a示出沿图40的平面A-A的可能的横截面细节，其示出连接器的管部3.2在横截面中无需是圆形的。相反，在图40a的实施例中，在稳定器肋3.21连接至管部3.2的位置处，连接器具有轴向延伸凹口。由此，可有利于通过定向压下力向外挤压管部的热塑性材料。

图40b示出沿图40的平面B-B的可能的横截面的细节。周向槽3.9不一定绕整个圆周延伸，而可以是中断的，尤其是在稳定器肋3.21连接至管部处。

图41示出通过连接器的可能的水平横截面。圆形几何形状和交叉布置的稳定器肋2.21的结合是尤其稳定的。

图42示出通过替代锚固部分的横截面的横截面，该锚固部分不具有圆形对称性，而是椭圆形的横截面。在这样的实施例中，尤其是稳定器结构，比如如图42所示布置的稳定器肋2.21可能是有利的。

图43示出具有稳定器肋3.21的连接器，稳定器肋指向面向远侧的尖端3.25或边缘，使得在该过程期间被连接器穿透的内衬层材料被迫进入箭头的方向，从而将向外压下力分别施加在管部3.2或腿上。

图57的连接器具有由面向内的台肩3.51形成的横截面台阶3.52，该台肩限定出代替此前所述槽的瘪塌区。由横截面台阶代替槽来限定的瘪塌区可具有通过注塑成型工艺更容易制造的优势。

类似于图40的实施例，图57的连接器3具有至少一个增强肋3.21。图57a和图57b示出通过图57的面A-A的两种可能的替代横截面。但图57a的实施例包括在增强肋连接至管部3.2的位置处的凹口，在图57b的实施例中，连接器在相应的位置处具有向外凸出部。因而在图57a的实施例中，在不同于增强肋与管部3.2的相交位置的位置处主要有利于向外的瘪塌，然而在图57b的实施例中，在该位置处(也)有利于向外的瘪塌。

图57还示出可以相对较硬的移位部分1.7(冲出部分)可在更近位置处尤其是在第一外部结构层1.1的紧邻远侧的位置处有助于作用在热塑性材料上的向外压下力的原理。即，被朝向远侧压入内衬层材料的移位部分将在连接器上施加反作用力。如果连接器比如通过如图57所示为凹形的增强肋3.21适当的成形，则这可导致如图57的箭头所示的分开效应。

图44示出连接器形状的附加或替代方案，工艺参数也可用于帮助热塑性材料部分不仅在远端还在更近侧的液化。图44示意性示出与时间相关的振动功率12。在初始阶段A期间，振动功率以及因此的振幅是高的，直到连接器被迫穿过第一外部结构层。然后，在第二阶段B，大大减小了功率。因此，过程减慢并且允许远端的材料液化和流动，使得它变得不再尖锐并且减慢朝向远侧的前进或者甚至停止，借以增强更近侧的能量吸收。可选地，在中间节段B`(虚线)中，停止第一和第二阶段之间的能量输入，使得远端处的材料甚至可以在一定程度上重新固化。

图45非常示意性示出第一物体的替代例，作为轻质结构元件的第一物体具有比此前所述的第一物体更小的厚度和增大密度的内衬层1.3。

例如存在这样的轻质结构元件，其具有作为包括热塑性材料的轻质多孔结构的内衬层。例如，轻质结构元件。

例如存在具有绒状外部结构层(例如木质/聚丙烯(PP)或玻璃纤维-PP复合材料)且具有PP结构(如PP蜂窝结构)作为内衬层的轻质结构元件。

图46示出在一些轻质结构元件中具有减小的外部结构层厚度，第一外部结构层1.1可在连接器突破它的位置附近局部变形。为补偿这样的变形，连接器可以可选地具有头部3.42，头部具有面向远侧内凹的表面。

图和48示出为连接器提供近侧面向远侧的熔接边缘3.44，该熔接边缘定位且成形为在趋近锚固过程结束时压靠第一外部结构层，从而成为第一外部结构层的液化和互穿结构和/或与第一外部结构层和/或内衬层的材料熔接，以便形成焊接。

作为其附加或替代方案，在包括热塑性内衬层的实施例中，除了结构的互穿之外，锚固可包括连接器的热塑性材料和内衬层的热塑性材料之间的焊接。

图49a和图49b示出分别在初始阶段和能量输入之后的可瘪塌连接器的又一实施例。连接器在近侧区包括多个开口3.45。在开口之间连接器材料较弱这一事实将导致能量集中效应。如果热塑性连接器材料内的内摩擦足够高，则除了远端之外，将在开口的区域开始液化。因此，流动部分3.8具有在远端的部分并且还具有在开口的高度处的部分。如果开口3.45被相应地布置，则这可用于在第一结构层1.1的紧邻远侧引起径向流动。图49b以虚线示出该过程之后的第一结构层1.1的位置。

如上所述，在实施例中，可实施该过程使得在初始阶段后，允许远侧流动部分在连接器已到达一定位置之后通过能量输入停止而重新固化并且使得在进一步的步骤中，重新开始能量输入，由此能量输入将集中在开口3.45之间的区域中，使得开始或持续如图49a和49b所示的瘪塌。

图50示出连接器3的变型例，其中开口3.45布置在瘪塌区3.46中，而瘪塌区3.46中存在力传递区3.47。力传递区包括面向远侧的冲压边缘3.4，该冲压边缘在该过程的初始阶段突破第一外部结构层。

图51示意性示出开口3.45的形状(可以是通孔)可用于在径向或周向产生力的原理。图51所示开口3.45的形状的横截面为菱形，使得轴向(图51中的上下方向)上的压下力在垂直于轴向的方向上产生剪切力。

图52示出类似于图32的实施例的连接器实施例。取决于相关材料的材料强度，具有紧固孔3.13和/或需要精确限定的其它结构的连接器3可具有这样的挑战，即这种精确限定结构在能量输入过程中须不瘪塌。

图52的布置示出对该问题的第一可能解决方案。超声波发生器6具有突出特征，即周向突起6.11，由此超声波发生器仅被压靠在连接器3的外周部分，该部分具有对应于管部3.2的位置的横向位置，使得压下力仅这样地耦合进连接器，在那里压下力可被直接传递至冲压远端处。中央部分未受压下力影响，因此在紧固孔3.13周围的区域可保持相对稳定。

在图58的变型中，连接器3具有结合部3.45，该结合部连接由紧固件容置部3.12构成的中央部分和包括管部3.2的外周部分。结合部通过局部变薄构成，使得中央部分和外周部分之间产生一些弹性变形。超声波发生器6仅作用至外周部分，因此在中央部分遇到例如第一结构层的移位部分的机械阻力(该移位部分遇到紧凑的内衬层的阻力)时，结合部3.45将相对于机械振动使中央部分从外周部分解耦，即机械振动基本上将不被耦合至中央部分。

参照图52和图58所示的构思可单独地或组合地是本文所述其它实施例和原理的可选方案，包括但不限于参照图28-31所示的实施例和原理。

图53示出用于图52和图58的变型构造的超声波发生器，该超声波发生器除了周向突起6.11之外还具有配合紧固孔或连接器的专用导向结构的中央导向突起6.6。这种导向突起6.6除了相对于超声波发生器引导连接器之外，还具有稳定其所接合的压痕的效果，例如紧固孔。

图54示出超声波发生器6的又一变型例。图52的超声波发生器的变型例具有中央推动部分6.12，该中央推动部分通过弹簧6.13连接到超声波发生器的主体。因此，其配备用于将可控推力施加在连接器的中央部分上，该推力由弹簧系数来限定。因此，推力不仅通过接触面施加还施加在中央部分上。如果在施加第二推力期间，预料到中央部分会承受相当大的阻力，那么这可能是特别有利的。中央部分上的推力可以至少在一定程度上平衡这种阻力。

但是，弹簧的中央推动部分6.12基本上与超声波发生器主体解耦，因为它不传递机械振动能。因此，具有紧固孔或其它精确定位的结构的连接器的中央部分连通外周部分一起被轻轻地推进第一物体中，同时避免中央部分的不必要的能量输入和液化。

图55中的变型例除了具有图52和53的实施例的特征(可选的导向突起6.6)外还具有其它特征。即，在一些实施例中，连接器需要具有确定的面向近侧的表面，例如如果螺钉或其它紧固件与紧固孔接合，其中面向远侧的紧固件头部表面抵接面向近侧的该表面。类似的，固定到紧固件并且从而固定到第一物体的其它元件可搁置在近侧紧固件表面上，然后需要精确地定界。但是，在压下并将能量耦合进连接器的过程中，取决于操作参数，连接器的一些材料在于超声波发生器6的直接接触中熔化，这可能导致在超声波发生器和连接器之间的接触面附近的凸出部，该凸出部使得无法精确地定界连接器的近端。

因此，图55中的实施例的连接器3在紧固孔3.13周围具有近侧突起3.41，近侧突起具有近端面。超声波发生器和连接器之间的接触面-由超声波发生器的外周突起限定-在近侧凸起3.41的近端面的远侧。因此，靠近该接触面形成的凸出部对界定连接器的近端没有影响。

在图55中，虚线示出该过程之后的第一结构层1.1的位置。

通常在一些实施例中，可实施该过程直到连接器的上(近)表面与第一结构层的近表面齐平，或如图55所示直到至少一部分近表面是如此的。

在实施例中，取决于第一结构层1.1的特性，第一结构层在该过程期间将围绕形成的孔向内折叠。例如示出在例如图16c、图23、图30、图40或图50中的这类突出凸缘3.5可在这种实施例中替代用作参照图2所示出的止挡特征，其也被推入第一物体1中并且同时用于封闭所形成的孔。在实施例中，该封闭可以使得凸缘3.5可作为密封部分。

图59示出连接器3的其它实施例及以虚线示出该过程之后第一结构层1.1的可能位置。如图59清楚所示，该过程之后连接器的功能部件位于第一物体近侧表面平面的远侧，即第一物体的“内侧”。图59中的功能部件包括紧固件容置部分3.12，但该教导也可应用于任何其它功能部件。

图59的实施例的其它特殊特征是管部3.2的远端的形状，其独立于该实施例的其它特性并且对于其它类型连接器也是一种可选方案。即，相比于前述实施例，形成冲压边缘的远端不是尖锐边缘而是钝边缘3.4`。在图59中，示出的远端具有形成钝的冲压边缘3.4`的平坦端面。已经发现，对于第一结构层的一些材料，钝的冲压边缘足以用于冲孔并且其甚至有利地避免连接器的远端在该过程的过早阶段液化。

图60示出整个连接器可基本上被压入第一结构层的原理，连接器3的近端面几乎与第一物体的近表面平面9齐平。

图61示出连接器的实施例，其除了具有凸缘3.5还具有在径向外侧上形成管部3.2的台肩的台阶部。一旦连接器已经以充分地程度前进至第一物体1中，尤其是朝向前方(朝向远侧)运动的端部，该台阶部将与第一结构层1.1物理接触。结果，由于振动连接器和第一结构层1.1之间的摩擦，能量将被吸收，并且连接器的热塑性材料在第一结构层附近变得可流动。因此，流动部分将包括在近侧区域的部分并且尤其是紧邻第一结构层的远侧的部分。这可作为例如参照图16a至图16c、图23、图39至图43、图47至图50、图57至图57b所述的措施的附加或替代方案，该措施还有助于产生流动部分和紧邻第一结构层1.1远侧的径向流动。

作为向外台阶3.61的附加或替代方案，如图62所示，连接器3可包括向外锥形部3.62。

可选地，除这种向外特征(台阶3.61、锥形部3.62)外，连接器还可包括内部特征如有助于紧邻第一结构层的远侧瘪塌的内部槽3.69。图63示出一个例子。包括上文所述的措施的其它结构可以可选地与其结合。

图64示意性示出连接器3的俯视图(从近侧观察)，其示出前述向外特征(台阶、锥形部3.62)可形成为径向凸起(例如分布在外周周围)的原理。作为替代，这种向外特征也可以是周向的，即在外周周围连续延伸。

参照图61至图64所讨论的这种向外特征可在使热塑性材料可流动的过程中牵涉第一结构层1.1并且可能导致连接器瘪塌。

参照图65讨论具有这种向外特征的连接器3的可选设计原理。

可能的第一原理是不包括向外特征的部分(即外表面是圆柱形的部分(其不一定暗示是旋转圆柱体形状))的高度h₁大于刺穿高度h₂。刺穿高度h₂总大于或等于第一结构层1.1的厚度且例如可对应于第一结构层和紧邻其远侧的增强密度粘合剂层的累积厚度，该粘合剂层也需要刺穿。

在图65中，附图标记3.65表示近侧液化区，其中热塑性材料由于与第一结构层1.1的摩擦而变得可流动。当连接器瘪塌时，热塑性材料将从近侧液化区域3.65向外流动(箭头3.66)以形成流动部分的近侧部分。

第二可能原理是管部3.2的厚度t₁大于保持近侧液化区域3.65径向向内的热塑性材料的厚度t₂。这可确保瘪塌在近侧液化区域3.65附近发生。

图67可以回溯到采用横向突出的近侧特征(近侧加宽部)的图2、17、27的原理(即在所示实施例中的凸缘35)，以将第二物体2固定到第一物体1。相比于其它特征的实施例，第二物体2的插入有连接器3的开口周围具有突出远离由第一结构层1.1限定的朝向近侧的平面的部段2.1。在趋近锚固过程结束时，凸缘35的远侧表面压靠在围绕开口形成的边缘2.1上，同时机械振动能保持耦合至连接器中。因此，在重新固化之后，除了以上文论及的方式实现更远侧的锚固之外，连接器还通过边缘嵌入连接器的热塑性材料中而固定到第一物体并且相对于第一物体锚固。另外，如果边缘在开口周围连续嵌入，则实现密封效果。

图68部分示出得到的布置。

图69示意性示出另一变型例(其特征可以与图67/图68所示的构思结合)。即，在第一和第二物体之间施加例如处于可流动状态的粘合剂51。

因此，将粘接连接和通过根据本发明的连接器固定第二物体的构思相结合。例如，如果在制造过程中第二物体通过粘合剂粘合到第一物体上，但是在第一和第二物体的组件在已经组装在一起之后立即处理，则这可能是有用的。根据本发明所用的连接器提供足以用于后续生产步骤的初始稳定性。

上述的锚固过程的最后阶段期间，能量输入和压下力可导致施加在第一和第二物体之间(和/或在凸缘3.5的远侧表面和第二物体之间)的粘合剂流动，在特定实施例中。这可以通过以下方式使用：

-第一结构层1.1和连接器3之间间隙或裂缝/裂隙等可以通过粘合剂填充，从而“恢复”。这如图70所示。

-附加地或替代地，使第一结构层1.1的粗糙度1.21被粘合剂51互穿，从而增强粘合连接的稳定性(也参见图70)。

-作为补充或另一种替代方案，连接器的宏观或微观表面结构可以通过粘合剂互穿以增强连接的稳定性。这种表面结构可以存在于基本圆柱形部分的侧表面上(图71，附图标记3.81)和/或近侧横向突出特征的远侧表面上(这里：凸缘3.5；附图标记3.82)。

图72还示意性示出第二物体2中的通孔2.3的原理，该通孔不是圆形的，因而相对于绕近远轴线的旋转是非对称的。这可以是图67/68的构造或在示出第二物体2的其它附图中示出的构造中的任一个，第二物体具有围绕开口2.3的基本上平面的部分。

通过不是圆形的通孔，连接器以形状配合方式被固定以抵抗相对于第二物体(并且因此在许多实施例中也相对于第一物体，例如如果第二物体在多个位置被固定至第一物体)的旋转运动。

Claims (38)

1.一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中，所述第一物体是具有第一外部结构层和内衬层的轻质结构元件，所述第一外部结构层比所述内衬层更薄更致密，其中所述连接器包括固态的热塑性材料，所述方法包括以下步骤：

-使所述连接器面向远侧的表面部分与所述第一外部结构层的附接部位接触；

-同时将第一压下力和机械振动能耦合入所述连接器，直到通过所述连接器在所述附接部位或其附近刺穿所述第一外部结构层；

-将第二压下力施加至所述连接器并将能量传递到所述连接器，从而使所述连接器相对于所述第一物体朝远侧方向移动，直到所述热塑性材料的流动部分已液化和流动而互穿所述内衬层的结构；

-停止所述能量传递以允许所述流动部分重新固化；

所述方法包括，通过施加第一压下力使在所述附接部位处的所述第一外部结构层的部分相对于内衬层移位；其中，施加所述第一压下力以移位所述第一外部结构层的部分的步骤包括朝远侧方向移位所述部分，以使在所述部分远侧的所述内衬层材料被压缩，其中在将第一压下力和机械振动能耦合入所述连接器的步骤中发生所述移位。

2.根据权利要求1所述的方法，包括通过所述第一压下力冲出所述部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在施加所述第一压下力的步骤期间所施加的机械振动的振幅和/或频率不同于在施加所述第二压下力的步骤期间所施加的振幅/频率。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器包括远侧刺穿和/或冲压结构。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述连接器具有遵循冲压轮廓的带中断或不带中断的远侧冲压外形。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述连接器具有大体管状的远侧部分。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器具有头部或其它横向突出的近侧部，其中所述头部或其它横向突出部用作止挡部，其中一旦所述头部或其它横向突出的近侧部的面向远侧的表面部分与所述第一外部结构层或第二物体的近侧表面接触，则停止所述能量输入。

8.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括在施加所述第二压下力之后且停止所述能量传递之前施加大于所述第二压下力的第三压下力的步骤。

9.根据权利要求1或2所述的方法，包括提供具有开口的第二物体且相对于所述第一物体放置所述第二物体的另一步骤，其中在使所述连接器的面向远侧的表面部分接触所述第一外部结构层的附接部位的步骤中，使所述连接器的轴杆部延伸通过所述第二物体的所述开口，其中在停止所述能量传递的步骤后，所述第二物体被夹在所述第一物体和所述连接器的面向远侧的表面部分之间。

10.根据权利要求1或2所述的方法，包括在停止所述能量传递的步骤之后将压下力维持一段时间的附加步骤。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一物体包括第二外部结构层，所述内衬层夹在所述第一外部结构层和所述第二外部结构层中间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，这样选择所述第二压下力和在适用时的所述第三压下力，使所述连接器无法穿透所述第二外部结构层。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二外部结构层具有面向远侧的外表面，其中所述面向远侧的外表面保持完整。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在使所述连接器的面向远侧的表面部分接触附接部位的步骤中，使所述连接器的导向部分突入所述第一外部结构层的定位孔。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少所述第二压下力由工具施加，该工具包括与所述连接器的互补导向结构配合的导向结构以相对于所述工具限定所述连接器的横向(x-y)位置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述工具是超声波发生器。

17.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器包括面向远侧的刺穿和/或冲压结构，其中所述刺穿和/或冲压结构是热塑性的，其中通过将第二压下力施加至所述连接器并将能量耦合入所述连接器的步骤使所述刺穿和/或冲压结构变得可流动。

18.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器包括面向远侧的刺穿和/或冲压结构，其中所述刺穿和/或冲压结构至少部分地属于不可液化材料的不可液化部件。

19.根据权利要求18所述的方法，包括在施加所述第二压下力的步骤期间使所述不可液化部件相对于所述热塑性材料向近侧回退。

20.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器包括面向远侧的刺穿和/或冲压结构，其中在使所述第一外部结构层的所述部分移位的步骤之后，使所述第一外部结构层的移位部分和/或所述第一物体的其它材料遮挡所述刺穿和/或冲压结构。

21.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连接器包括锚固部分和功能结构。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述功能结构是限定出连接部位的连接结构。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述连接器包括板状主体，所述锚固部分从该板状主体朝向远侧突出，所述功能结构布置在该板状主体的近侧，其中所述主体部分包括在锚固期间所述压下力被耦合入其中的面向近侧的耦合输入面。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述连接器具有面向远侧的抵接面，其中在所述抵接面贴靠至所述第一物体的相应的面向近侧的结构的情况下，停止将所述连接器相对于所述第一物体向远侧方向移动。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述功能结构相对于插入轴线偏心。

26.根据权利要求25所述的方法，包括在施加所述第二压下力的步骤期间固定所述连接器相对于所述插入轴线的取向。

27.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少通过工具施加所述第一压下力，其中所述工具的远端和所述连接器的近端彼此适配，使得所述工具的远侧耦合输出面和所述连接器的近侧耦合输入面之间的接触面被局限到所述连接器的近侧表面的一部分。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述接触面是环形的。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述接触面被局限到以下区域，其面内位置对应于所述面向远侧的表面部分及其周边的位置。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述工具包括其远端形成所述耦合输出面的远侧突起。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述连接器包括近侧突起，该近侧突起在所述接触面的近侧具有近端面。

32.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一压下力和所述第二压下力都通过相同工具来施加。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述工具是超声波发生器，其中在施加所述第二压下力和将能量耦合入所述连接器的步骤中，使所述超声波发生器振动以将至少一部分能量耦合入所述连接器。

34.根据权利要求1或2所述的方法，通过被耦合入所述连接器的能量，在所述连接器的热塑性材料与所述内衬层和/或所述第一外部结构层的材料之间引起焊接。

35.根据权利要求1或2所述的方法，通过所述能量的作用，使所述连接器的近侧部分的热塑性材料的流动部分变得可流动并使其径向向外流入所述第一外部结构层的远侧区域。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，使所述流动部分的部件物理接触所述第一外部结构层。

37.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在冲出所述第一外部结构层的部分之后，使所述连接器的径向外侧部分压靠余下的所述第一外部结构层的边缘，同时将所述能量耦合入所述连接器直到所述连接器的热塑性材料在所述边缘与所述连接器间的界面处变得可流动，并使其相对于所述连接器和所述边缘流动。

38.一种被构造用于实施根据前述权利要求中任一项所述方法的机器，所述机器包括具有耦合输出面的超声波发生器、被构造成使所述超声波发生器振动的机械振动源和通过向前推动所述超声波发生器来施加所述压下力的压下力机构，其中所述机器被构造和编程为实施如权利要求1至37中任一项所述的方法。

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