CN116171217A

CN116171217A - 连接两个物体

Info

Publication number: CN116171217A
Application number: CN202180051594.7A
Authority: CN
Inventors: L·托里尔尼; M·莱曼
Original assignee: Woodwelding AG
Current assignee: Woodwelding AG
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-05-26
Also published as: US20230250840A1; EP4182152A1; WO2022013415A1

Abstract

描述了一种借助于连接元件(3)连接第一物体(1)和第二物体的方法。为了相对于第一物体锚固连接元件，使用工具(6)将连接元件紧靠第一物体压入第一物体(1)的第一开口(13)中，同时机械振动能被耦合到包括第一物体和连接元件的组件中。在此，工具的挤压面抵靠连接元件的邻接面，该邻接面位于近端的远侧。通过振动能和压力的联合作用，使得连接元件(3)的远侧部分的热塑性材料(36)可流动并渗透第一物体的结构，以在重新固化后产生连接元件的远侧部分在第一物体中的锚固。此后，相对于第一物体放置第二物体，使得具有近端的连接元件的近侧部分被插入第二开口中，并且第一物体和第二物体彼此压靠，同时机械振动能被耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中，直到使得连接元件的近侧部分的热塑性材料可流动，并且在第二开口附近渗透第二物体的结构，以在重新固化之后产生在第二物体中的锚固。

Description

连接两个物体

发明领域

本发明属于机械工程和建筑领域并且涉及一种用于借助于连接元件连接两个物体的方法，以及连接元件和零件的套件。连接元件包含具有热塑性性质的材料，并且该方法包括施加能量，诸如机械振动，例如超声波振动。

发明背景

WO 2006/002569公开一种借助于至少在其远端和近端区域中包含热塑性材料的连接元件来连接两个物体例如木材的方法。两个互相面对的盲孔设置在两个物体中，并且连接元件位于盲孔中，使得其远端和近端与盲孔的底面接触。连接元件的长度和盲孔的深度互相适配，使得在这种情况下两个物体之间存在间隙。然后将该组件定位在支撑件和超声焊极(sonotrode)之间。当超声焊极振动时，超声焊极和支撑件被迫朝向彼此。因此，至少部分具有热塑性性质的材料在连接元件端部被压靠在孔的底面上的地方被液化。结果，导致液化的材料渗透到孔表面的孔隙或孔表面中提供的不平坦处或开口中。在热塑性材料重新固化之后，连接元件端部因此锚固在物体中。为了在两个连接元件端部实现适当相似的锚固质量，连接元件的远端具有比连接元件的近端更小的表面积并且包含更少的热塑性材料。

作为迫使超声焊极和非振动支撑件互相抵靠的替代方案，还可以使支撑件振动，即，通过两个振动的超声焊极将第一物体和第二物体压在一起。由此，与只有一个振动支撑件的非对称构造相比，该过程的效率甚至更高。特别是在这种构造中，连接元件不需要在近端和远端之间不对称，而是可以是对称的，这简化过程。

在不对称和对称连接元件的两种情况下，都可能难以控制连接元件的流动特性。

DE102009044210公开一种将热塑性销钉相对于轻质建筑板固定的方法，其中销钉包括热塑性护套和不同材料的螺柱。固定到板上可以通过超声波能量一步完成，或者供选择地两步完成，其中在第一步中，护套相对于板被锚固，并且在第二步中，螺柱被焊接至护套。

DE102018122399公开一种用于通过混汞板(amalgamation plate)连接第一部件和第二部件的方法和装置。在此，第一部件和第二部件包含热塑性材料，该热塑性材料在连接过程中被加热直到它熔化，使得来自部件的材料流过混汞板的一部分并固化以相对于部件保持混汞板。另外，第一部件与第二部件之间可施加可与混汞板接触的粘合剂。该方法仅适合于将热塑性材料的扁平部件相互连接，并且混汞板具有相应的板状形状，具有从板的两侧突出的尖锐结构并并且被放置在部件之间。在该过程之后，尖锐结构被嵌入热塑性材料中，因此对于该工作的方法，重要的是当施加热时它们也保持完整。所有这些都限制DE102018122399教导的可能应用。

发明概述

本发明的目的是提供一种用于借助于连接元件连接两个物体的方法，该方法克服现有技术的至少一些缺点，并且在待连接物体的性质不完全可预测的情况下也提供可再现的结果。另一个目的是提供用于该目的的连接元件和包括这种连接元件的零件的套件。

根据本发明的一方面，提供一种借助于连接元件连接第一物体和第二物体的方法。连接元件在远端和近端之间延伸并且具有热塑性材料。第一物体具有第一开口，例如是第一盲孔的第一开口，第二物体具有第二开口，例如是第二盲孔的第二开口。在此，第一开口和/或第二开口可以在过程之前或过程期间形成。在此，两个盲孔的深度可以相同，也可以不同。

该方法首先包括提供第一物体和相对于第一物体定位连接元件。例如，第一物体可具有第一开口，然后定位步骤包括将具有连接元件的远端的远侧部分插入第一开口中。

然后，为了相对于第一物体锚固连接元件，使用工具将连接元件压靠第一物体进入第一开口，同时能量，例如机械振动能，被耦合到包括第一物体和连接元件的组件中(即，被耦合到第一物体或者连接元件或者第一物体和连接元件两者中)。在此，工具在近侧工具端面和远侧工具端面之间延伸，并且在将能量耦合到组件中的步骤期间，连接元件的近端在远侧工具端面的近侧，工具的挤压面抵靠连接元件的邻接面，该邻接面在近端的远侧。通过能量和压力的联合作用，使得连接元件的远侧部分的热塑性材料可流动并流入第一开口附近的第一物体的结构中，以在重新固化之后产生连接元件的远侧部分在第一物体中的锚固。

此后，第二物体相对于第一物体放置。第二物体可具有第二开口，然后放置可导致具有近端的连接元件的近侧部分被插入到第二开口中。在该构造中，第一开口和第二开口可以彼此对准(排齐)。放置后第一物体和第二物体之间保留有间隙。然后，第一物体和第二物体彼此压靠，同时机械振动能被耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中，例如至少被耦合到第二物体中，直到使得连接元件的近侧部分的热塑性材料可流动并流入第二开口附近的第二物体的结构中，以在重新固化之后产生在第二物体中的锚固。

由此，可能导致的是，在该过程之后，可以彼此对准的第一开口和第二开口形成共同的中空空间，连接元件位于该中空空间中，连接元件相对于第一开口中的第一物体和第二开口中的第二物体两者被锚固，由此连接元件可以用作一种“隐藏的销钉”。

连接元件可以例如是销状的，在近远侧方向上比在其他方向上具有更大的延伸。在供选择的实施方案中，连接元件不必整体上是销状的，而是包括分别由远侧部分和近侧部分形成的第一销状部分和第二销状部分。

特别地，第一物体可具有近侧表面部分，第一开口在近侧表面部分中具有口部。第二物体可具有远侧表面部分，第二开口在远侧表面部分中具有口部。在放置第二物体的步骤之后，第二物体的远侧表面部分面对第一物体的近侧表面部分。在将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤之后，近侧表面部分和远侧表面部分彼此物理接触，或者供选择地，在这些彼此面对的表面部分之间保留有间隙。

因此，除了该锚固之外，通过将第一物体和第二物体彼此压靠，可以闭合第一物体和第二物体之间的间隙。在供选择的实施方案中，间隙未闭合，但尺寸减小。

因此，与WO 2006/002569中教导的方法相反，连接元件相对于第一物体的锚固与其相对于第二物体的锚固是分开的。因此，两个锚固步骤都可以以明确限定的方式进行，并且导致与已经液化和重新固化的明确限定量的热塑性材料的连接，并且导致连接元件的明确限定的收缩和/或其他变形，因此导致明确限定的固定——独立于第一物体和第二物体之间以及不同的第一物体/不同的第二物体之间的材料性质和其他参数是否相等。该方法因此也特别适合于连接已经以经济的方式制造的物体，而无需任何再现性的优化。

然而，即使连接元件首先锚固在第一物体中，该锚固涉及将连接元件压向远侧，连接元件的近侧部分由于与邻接面接近——并且如下文更详细地描述——在该第一锚固步骤期间，可以保持或甚至获得适合于第二物体中的第二锚固步骤的形状。

通过流入第一/第二物体的结构中并重新固化的连接元件的材料在第一/第二物体中的锚固可以至少部分地是通过正配合连接的锚固，因为重新固化的热塑性材料在不被破坏的情况下不能被拉出其所渗透的结构。取决于第一/第二物体的材料，它还可以包括通过热塑性材料与第一/第二物体的材料的物质对物质连接的材料连接(整体接头)。

热塑性材料流入第一/第二物体的结构中可以特别包括使热塑性材料渗透结构，特别是第一/第二物体的不规则结构。另外或作为替代，该结构可以包括具有底切的预制腔，该腔具有明确限定的体积，基本上如WO2014/075200中所描述的，特别是参考图19a、19b和20。

连接元件的可能设计标准涉及邻接面。在许多实施方案中，如果邻接面的总面积大于远端的面积则可能是有利的。由此，可以确保第一锚固步骤中的熔化过程在与第一物体接触的远端开始，而不是在工具和连接元件之间的界面处开始。

本文描述的方法的应用包括家具的制造，既包括平板包装家具(即，由用户组装的家具件)也包括预组装家具的制造。其他用途包括建筑行业，例如制造门、窗框等，以及制造大篷车和房车。其他应用，诸如在汽车制造行业或其他行业中的应用也是可能的。

该工具可以是超声焊极，其中挤压面是外耦合面。然后，至少一部分能量，当时是机械振动能，(例如所有机械振动能)通过超声焊极被耦合到连接元件中，超声焊极在压靠连接元件时振动。

在该组实施方案中，超声焊极和产生振动并包括超声焊极的装置仅需适应连接元件的形状和尺寸，并且相同的连接元件可用于连接不同种类的物体。在该组的第一子组实施方案中，在将连接元件锚固在第一物体中的过程中，第一物体可以被压靠在不振动的支撑件上。这包括使用手持设备作为包括超声焊极并且进一步包括振动发生器的装置的可能性。在第二子组的实施方案中，振动能的一部分可以通过本身是振动的超声焊极的支撑件而直接被耦合到第一物体中。

在一组供选择的实施方案中，工具可以是压制工具，在工具被压靠在连接元件上时没有任何振动被耦合到工具中，并且能量以不同的方式被耦合到组件中。这种不同方式的实例是在使用工具将连接元件压向远侧的步骤期间使用超声焊极将振动能耦合到第一物体中。其他方式包括使用电磁能量源，诸如激光、用于产生交变磁场的线圈，或者电极，以及例如通过填料为热塑性材料提供相应的吸收性质。

连接元件的邻接面面朝近侧并且例如可以包括基本上垂直于近远侧轴线的至少一部分。邻接面可包括肩部，例如内肩部。还可能的是，邻接面具有多个邻接面部分，例如内肩部和外肩部，和/或在不同轴向位置处的肩部，诸如呈具有多个台阶的布置的肩部。

通过其而将压力耦合到连接元件中的工具具有面向远侧的挤压面。如果工具是超声焊极，则挤压面是耦合输出面，振动能经由该耦合输出面从超声焊极被耦合到连接元件中。挤压面可以是远端面或者可以相对于远侧超声焊极端朝向近侧偏移。

该工具可具有在远端面中具有口部的凹部，在将连接元件压向远侧的步骤期间，连接元件的近侧部分被接收在该凹部中。如果该近侧部分是中空的并且管形以形成围绕中心中空空间周向延伸的近侧冠部，那么这种接收凹部特别可以具有环形横截面以接收连接元件的近侧部分，该中心中空空间可以是轴向延伸跨越连接元件的中心中空空间或者可以是连接元件的近侧/远侧凹部。然后，接收凹部的径向向内的部分可包括挤压面或其至少一部分，以与邻接面协作，该邻接面位于近侧部分的径向向内并且例如是内肩部，或者是近侧/远侧凹部的底面。

代替以连续方式围绕中心中空空间周向延伸，冠部可以通过围绕中心中空空间延伸的多个齿形成。

除了内肩部之外或作为内肩部的替代，邻接面可以包括外肩部。

一般地，邻接面可被视为属于工具和连接元件之间的相互作用区，该相互作用区位于连接元件的近端的远侧。

在实施方案中，连接元件的近侧部分和工具的远侧凹部的形状至少部分地相互适应，使得近侧部分沿其表面的大部分抵靠凹部的内表面。在这种构造中，与轴线成不同角度的表面的不同部分可以属于邻接表面。

任选地，接收近侧部分的所述类型的工具的凹部可用作模具零件，该模具零件至少部分地成形用于后续步骤的近侧部分，在该后续步骤中，当第二物体和第一物体彼此压靠时，近侧部分用于将连接元件固定到第二物体，连接元件在相应的第一开口和第二开口中。

连接元件的近侧部分的这种成形也可以通过工具的突出部分发生，该突出部分在使用工具将连接元件压向远侧的步骤中，例如仅在一侧(诸如仅在内侧或仅在外侧)延伸超过连接元件的近侧部分。

独立于工具是否具有远侧凹部，邻接面的近侧部分可形成可围绕近远侧轴线延伸的近侧冠部。这种冠部围绕中心中空空间(其可以是轴向穿过连接元件的中空空间或者可以是近侧凹部)周向延伸。它可以在近侧以连续的边缘终止，或者它可以是不连续的，使得冠部例如具有多个齿。

更一般地，许多实施方案中的连接元件至少在挤压步骤之后并且例如也在其之前具有远侧能量近侧特征，其可以包括终止于边缘的至少一个近侧刀片状突起和/或至少一个尖端。近侧刀片状突起可通过上述类型的冠部形成。

连接元件也可具有远侧冠部。更一般地，许多实施方案中的连接元件具有远侧能量导向特征，其可以包括终止于边缘的至少一个远侧刀片状突起(例如通过远侧冠部的远端或其他例如刀片形远侧突出特征形成)和/或至少一个尖端。

另外或作为替代，至少在移除用于将连接元件压向远侧的工具之后(该工具，如所提到的，可以任选地用于也成形近端)，连接元件的近侧部分可具有近侧能量导向特征，其可包括至少一个边缘(例如通过近侧冠部的近端形成)和/或至少一个尖端。

在实施方案中，连接元件相对于垂直于近远侧轴线的中间平面对称，使得连接元件可以任一方式插入第一开口中。然而，同样，即使连接元件基本上是对称的，如果它是中空的和管形的，横向延伸穿过内部空间的分隔构件然而可以相对于中间平面不对称地布置。这种分隔构件可以例如是膜状或板状。

连接元件也可以包括在外侧面上的能量导向器。这种能量导向器由热塑性材料制成，并且可以例如是例如围绕周边均匀分布的轴向延伸的肋。包括这些能量导向器的连接元件的直径可以大约等于或稍微大于第一开口和/或第二开口的直径。这种能量导向肋有助于液化连接元件的与相应开口的周向壁接触的热塑性材料部分，由此热塑性材料的部分在周向壁附近渗透第一和/或第二物体的结构。

第一开口和/或第二开口可以是盲孔，并且使用工具将连接元件压向远侧和将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤可以包括将连接元件分别压靠第一/第二开口的底面。在连接过程之后的结果可以包括连接元件的热塑性材料在相应的底面处渗透第一物体/第二物体的材料。

作为替代，如果连接元件和相应开口的尺寸为了压配合而彼此适配，则这不是必需的。相反，基于WO 2015/181300中教导的原理，锚固也可以发生在周向壁周围。

一组具体的实施方案涉及实施方案，其中第一物体和第二物体之间的间隙没有由于物体彼此压靠而闭合，而是间隙的尺寸只是减小。同样在这些实施方案中，第一物体和/或第二物体可分别包括第一开口/第二开口，连接元件的远侧部分/近侧部分插入其中。因此，该间隙不同于如果元件刚好放置在第一/第二物体的平坦表面之间时产生的间隙，因为该元件防止第一/第二物体发生物理接触。

例如，剩余间隙可以用作粘合间隙。以这种方式，本发明可以解决涉及通过粘合剂结合来连接物体的现有方法的问题。取决于待连接物体的表面性质，粘合剂连接可能相对坚固和稳定，但遭受这样的缺点，即它们显著延迟工业制造过程，因此在制造过程中需要存在大量用于存储组件的存储空间，直到结合硬化。根据本发明的方法的特征在于这样的优点，即经由连接元件的结合确保即时的初始稳定性，使得可以立即进一步处理第一物体和第二物体的组件，并且粘合剂可以在随后的步骤中缓慢硬化而不延迟该过程。

剩余间隙的其他用途可包括在间隙中布置功能元件，诸如铰链、用于连接到另一物体的锚固位置等。

在该组具体实施方案中，连接元件本身可以被成形为通过包括间隔部分来限定剩余间隙的宽度，该间隔部分侧向突出以在第一物体和第二物体彼此压靠时形成用于第一物体和第二物体的停止表面。

供选择地，可以在第一物体和第二物体中提供凹部，使得功能元件从第一物体和第二物体之间延伸，同时不形成间隙，这意味着第一物体和第二物体邻接。

通过连接元件在第一物体和第二物体之间使用连接的构思可以独立于包括第一锚固步骤(连接元件相对于第一物体锚固)和第二锚固步骤(第二物体通过连接元件压靠第一物体)的两步程序使用，在该连接中，在第一物体和第二物体之间保留有间隙(该间隙特别地由连接元件的间隔部分限定)。相反，该构思还可以用于其中连接元件相对于第一物体的锚固和连接元件相对于第二物体的锚固同时发生的设置，例如基本上如WO2006/002569中所述。

因此，根据进一步的第二方面，本发明涉及一种借助于连接元件连接第一物体和第二物体的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供第一物体和第二物体；

-提供连接元件，所述连接元件在远端和近端之间延伸并且包含热塑性材料；

-相对于第一物体和相对于第二物体定位连接元件，使得根据第一选择，连接元件的远端与第一物体接触(在随后的挤压和将振动能耦合到组件中的步骤中被锚固在其中)并且根据第二选择，连接元件的远端被锚固在第二物体中(例如根据第一方面，或者供选择地根据常规方法)，使得连接元件的近端与第二物体接触，并且使得在第一物体和第二物体之间存在间隙，该间隙具有初始间隙宽度；

-将第一物体和第二物体彼此压靠，同时将机械振动能耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中，直到使得属于连接元件的近侧部分的热塑性材料的一部分可流动并导致其流入第二物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件和第二物体之间的固定，所述近侧部分包括近端。

-其中作为将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤的结果，第一物体和第二物体朝向彼此移动直到间隙具有更小的最终间隙宽度，该最终间隙宽度不同于零。

根据第一种选择，将第一物体和第二物体彼此压靠同时将机械振动能耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中的步骤引起使得属于连接元件的远侧部分的热塑性材料的一部分可流动并且导致其流入第一物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件和第一物体之间的固定，所述远侧部分包括远端。因此，根据该第二方面的第一选择，通过在能量冲击时将第一物体和第二物体彼此压靠，连接元件基本上同时相对于第一物体和第二物体被锚固。

连接元件可以由热塑性材料组成。由热塑性材料组成的连接元件可以以成本有效的方式制造，例如通过注塑成型制造。供选择地，除了热塑性材料之外，连接元件可以包括不同材料的一部分，例如不可液化或仅在比热塑性材料显著更高(例如高至少50°)的温度下才可液化的材料。这种另外的部分例如可以是芯，特别是金属芯。它可以使连接元件更稳定，例如在吸收第一物体和第二物体之间的剪切力方面。

上文中参考本发明的第一方面讨论的连接元件的性质也可以适用于根据第二方面的连接元件。特别地，可以组合第一方面和第二方面(其第二选择)。

第一物体和第二物体特别可以由木材或木材复合材料制成。更一般地，第一物体和/或第二物体可包含木基材料，诸如刨花板、碎料板、硬纸板、纤维板，诸如高密度纤维板(HDF)和中密度纤维板(MDF)，或木材(也以胶合板的形式)。在本文中，“刨花板”也用于指代任何通过将任何形状的木材碎料与粘合剂混合制成的复合材料，与产品的形状无关，包括例如定向刨花板。

更一般地，在包括第一物体/第二物体的结构被连接元件的热塑性材料渗透的实施方案中，第一物体和/或第二物体的材料是固体，并且当后者处于液化状态时可被热塑性材料渗透(即，相应的第一物体/第二物体材料是纤维的或多孔的，包括可渗透的表面结构或在压力下不能完全抵抗这种渗透)。这种可渗透材料可以是刚性的并且基本上不是弹性柔性的(没有弹性体特性)。它还包括(实际的或潜在的)空间，液化材料可以流入或被压入其中用于锚固。它是例如纤维的或多孔的或包括可渗透的表面结构，该表面结构例如通过合适的机械加工或通过涂覆(用于渗透的实际空间)制造。供选择地，可渗透材料能够在液化热塑性材料的静水压力下形成这种空间，这意味着它在环境条件下可能不可渗透或仅可渗透到非常小的程度。该性质(具有用于渗透的潜在空间)意味着例如机械阻力方面的不均匀性。具有该性质的材料的实例是多孔材料，其孔中填充有可以从孔中挤出的材料、软材料和硬材料的复合材料或异质材料(诸如木材)，其中组分之间的界面粘附力小于渗透液化材料施加的力。因此，一般地，可渗透材料在结构(“空”空间，诸如孔、空腔等)方面或材料组成(可置换材料或可分离材料)方面包括不均匀性。

特别地，第一物体和第二物体的材料不仅在环境温度下是固体，而且在第一材料渗透表面结构时适用的条件下不熔化，至少不熔化到相当大的程度。

在传递能量之前的条件下，适合于连接元件的热塑性材料在上述可渗透材料的意义上也是固体。它优选包含聚合物相(特别是基于C、P、S或Si链的)，该聚合物相在临界温度范围以上例如通过熔化从固体转变成液体或可流动，并且当再次冷却到低于临界温度范围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)。热塑性材料将一般包含聚合物组分，该聚合物组分不是共价交联的或以在加热至熔融温度范围或加热至高于熔融温度范围时交联键可逆打开的方式交联的。聚合物材料还可包含填料，例如纤维或材料颗粒，该材料不具有热塑性性质或具有包括显著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性质。

适用于根据本发明的方法的热塑性材料的实例是热塑性聚合物、共聚物或填充聚合物，其中基础聚合物或共聚物是例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(特别是聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6或聚酰胺66)、聚甲醛、聚碳酸酯氨基甲酸乙酯(polycarbonateurethane)、聚碳酸酯或聚酯碳酸酯、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、聚苯乙烯或聚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、聚(对苯硫醚)(PPS)、液晶聚合物(LCP)等。LCP特别令人感兴趣，因为它们在熔化过程中粘度的急剧下降使它们能够渗透到可渗透材料中非常细小的空间中。

至少如果连接元件完全由热塑性材料制成，则它可具有至少0.5GPa或优选地至少1.0GPa的弹性系数(在环境温度下)。

适合于根据本发明的方法的机械振动或振荡优选具有2至200kHz的频率(甚至更优选10至100kHz，或20至40kHz)和每平方毫米活性表面0.2至20W的振动能。振动工具(例如超声焊极)例如设计成使得其接触面主要在工具轴线的方向上振荡(纵向振动)，振幅为1至100μm，优选约30至60μm。这种优选的振动例如由例如从超声波焊接中已知的超声波设备产生。

根据进一步的第三方面，其是第一方面的修改，对于第一锚固步骤，使用基本上如WO 2016/071 335中描述的过程。在此，第一物体具有热塑性材料，并且连接元件具有能够被第一物体的材料渗透的结构，使得该第一物体的材料由于能量的冲击可流动并导致其渗透连接元件的结构以在重新固化之后产生连接元件在第一物体中的锚固。

因此，根据第三方面的方法可以是借助于连接元件连接第一物体和第二物体的方法，该方法包括以下步骤：

-提供第一物体，所述第一物体包含固态的热塑性可液化材料；

-提供连接元件，所述连接元件在远端和近端之间延伸，所述连接元件包括具有远端的远侧部分，所述远侧部分包括表面部分，所述表面部分具有带底切的耦合结构和/或能够变形以包括这种带底切的耦合结构，由此远侧部分能够与第一物体形成正配合连接，并且连接元件包括包含热塑性材料的近侧部分；

-相对于第一物体定位连接元件；

-使用工具相对于第一物体将连接元件压向远侧，同时能量被耦合到第一物体和/或连接元件中，直到第一物体的热塑性材料的流动部分被液化并流入连接元件的耦合结构中，以在重新固化之后产生连接元件的远侧部分在第一物体中的锚固；

其中，在将能量耦合到第一物体和/或连接元件中的步骤期间，工具的挤压面抵靠连接元件的邻接面，该邻接面位于近端的远侧；

-提供第二物体；

-相对于第一物体放置第二物体；和

-将第一物体和第二物体彼此压靠，同时将机械振动能耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中，直到使得属于连接元件的近侧部分的热塑性材料的第二部分可流动并导致其流入第二物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件和第二物体之间的固定，所述近侧部分包括近端。

为此，特别是连接元件的远侧部分可以特别地装备成例如通过包含在第一锚固步骤期间存在的条件下不可液化的材料而锚固在热塑性第一物体中。例如，远侧部分的材料可以是金属的。远侧部分的结构可以是在其中涉及第二物体的WO 2016/071 335中或在其中涉及连接器的WO2019/197 501中描述的任何类型。近侧部分可以如参考本发明的第一方面的任何实施方案所描述的和在本文中所描述的那样装备。

本发明还涉及具有使其可用于本文中描述的方法的性质的连接元件。特别地，这种连接元件可以具有在本文中描述的方法中使用的连接元件的任何特性或特性的组合。

此外，本发明涉及零件的套件，其包括用于这种方法的工具(超声焊极)以及一个或多个连接元件。

在第一物体和第二物体彼此压靠的第二锚固步骤中使用的超声焊极可以是不同的超声焊极，例如具有比在第一锚固步骤中使用的超声焊极的外耦合面更大的外耦合面的超声焊极。然而，也可能在第二步中再次使用相同的第一超声焊极。

与第一超声焊极耦合的装置任选地可以是手持装置，施加的用于将连接元件向远侧压靠第一物体的压力是手动产生的压力。然而，该装置供选择地可以更复杂并且包括工作框架和用于产生该压力的机构。在任何一种情况下，制造设施可以包括其他设备，包括用于传送第一物体和第二物体的传送设备以及在该过程之后产生的组件、进料设备等。

在本文中，术语“径向”和“轴向”应理解为与近远侧轴线相关，在该过程中，该近远侧轴线可以与第一开口/第二开口的相应开口轴线重合。

附图简述

结合附图进一步详细描述本发明及其实施方案，附图都是示意性的。相同的附图标记表示相同或类似的元件。在附图中：

图1以横截面图说明第一物体、连接器和超声焊极的构造；

图2示出在第一锚固步骤期间的图1的构造；

图3描绘在第二锚固步骤期间具有第二物体的图1和2的构造；

图4-8示出连接元件的近侧部分的细节，在图4、5、7和8中同时示出超声焊极的远侧部分的细节；

图9和10分别以纵向截面图和侧视图示出连接元件；

图11以不同的比例描绘用于图9和10的连接元件的超声焊极11；

图12说明连接元件的远侧部分以及第一物体中的开口的细节；

图13说明非中空的替代连接元件；

图14和15说明第一物体和第二物体以及两个连接元件的布置；

图16和17分别说明在第一锚固步骤之前的替代构造和在第二锚固步骤之前的替代构造；

图18示出用于第一锚固步骤的类似于图1的构造，但是具有不同的第一物体材料和具有相应适配的连接元件；

图19示出在第二锚固步骤期间的第一物体、第二物体和连接元件的更进一步构造，具有不同的第二物体材料和相应适配的连接元件；

图20描绘具有间隔部分的连接元件；

图21示出具有用于限定粘合剂间隙的图20的连接元件的构造；

图22和23说明连接元件的进一步变型；和

图24示出本发明的第三方面的实例。

优选实施方案的描述

图1示出第一物体1，其具有近侧表面11和盲孔13，盲孔13在近侧表面11中具有口部并具有底面14和周向表面15。

这里的第一物体被图示为木材复合材料板，其近侧表面是板的大侧表面。然而，参考所描绘的附图的教导适用于任何形状的第一物体和第二物体，以及适用于具有任何位置的开口，包括板的小侧表面中的盲孔。

图1还说明通常中空且管形的连接元件3，使得形成内部中空空间40，并且例如关于近远侧轴线30基本对称的内部中空空间40，可能的例外是沿着外表面延伸的能量导向肋，如下文所述。形成连接元件3的管的厚度朝着远端和近端连续减小，即，它朝着远侧和近侧逐渐变细，使得远端33和近端34各自形成边缘。

具有朝向远侧边缘逐渐变细的远侧部分的连接元件的形状也确保满足上文提到的设计标准，即邻接面37的面积(也参见下文的描述)大于连接元件的远端33和第一物体中的盲孔底部之间的界面面积。

在所描绘的实施方案中，连接元件相对于垂直于近远侧轴线30的中间平面不对称，因为远侧部分31和近侧部分32的形状不同。作为替代，连接元件也可以相对于该平面对称。

远侧部分31和近侧部分32两者各自形成冠部，用于将连接元件锚固在第一物体1和第二物体2中，如下文所述。

图1还说明作为第一超声焊极6的工具。第一超声焊极6形成远端面61和远端面中的远侧凹部63，该远侧凹部63具有适合于连接元件3的近侧部分32的形状，以便接收近侧部分。

图4示出连接元件的近侧部分32和超声焊极6的远端部分的细节。面向近侧的内肩部形成邻接面37。当超声焊极向远侧压靠连接元件时，超声焊极的内部64压靠邻接面，由此压力和振动能可以被耦合到连接元件中，而位于邻接面37的近侧并接收在远侧凹部63中的近侧冠部不会变形。邻接面周围的区域因此用作力和能量接收区。

在图4中，邻接面37被图示为垂直于近远侧轴线。然而，也可以选择将邻接面构造成稍微倾斜，形成向外或向内的锥形，从而在该过程中，压力分别在连接元件上产生稍微向内或向外的力。更一般地，邻接面可以具有适合于吸收压力的任何形状，并且如果工具是超声焊极，则适合于与超声焊极的外耦合面一起传递机械振动能。这包括前文讨论的邻接面包括几个独立部分诸如几个台阶、外肩部和内肩部、围绕周向分布的部分等的可能性。

回到图1所示的构造并参照图2，为了将连接元件锚固在第一物体中，使用超声焊极将连接元件压靠在第一物体，远端抵靠在底面14，直到连接元件的热塑性材料的流动部分36变得可流动并被压入底面周围的第一物体的结构中。结果，在重新固化之后，连接元件通过正配合连接被锚固在第一物体中，基本上如例如在WO 98/42988中所述。

图2还示意性地说明支撑件7。一般地，支撑件可以是非振动的支撑件，诸如例如由工作台形成，在该构造中，近远轴线将垂直定向，或者由不同的固定或可移动的非振动元件形成。供选择地，支撑件本身可能能够将振动能耦合到组件中，并因此形成超声焊极本身。根据该替代方案，代替如本文所有实施方案中所示的超声焊极，该工具也可以仅用作挤压工具。

图3示出第一物体1和锚固在其中的连接元件3以及第二物体2的组件。第二物体具有第二盲孔23，第二盲孔23在远侧表面21中具有口部。为了将第二物体2连接到第一物体，第二物体相对于第一物体放置，第二物体远侧表面21面向第一物体近侧表面11，并且近侧部分32至少部分地插入第二盲孔23中。对于连接过程，两个物体与定位在盲孔中的连接元件的组件被放置在超声焊极106和支撑件7之间。在此，超声焊极可以是在将连接元件锚固在第一物体中的先前步骤中使用的第一超声焊极6，或者如图3所示，它可以是不同的第二超声焊极106。这同样适用于支撑件7：支撑件7可以是相同的支撑件或者可以是不同的支撑件—例如，取决于第一物体是否在锚固连接器的步骤和连接第二物体的步骤之间从第一工作台被移动到第二工作台。

同样，在第二锚固步骤中，即，将第二物体连接到第一物体的步骤中，支撑件7可以是非振动的支撑件，或者它可以是振动的。例如，支撑件7可以是工作台或类似物。供选择地，例如，该步骤中的构造可能是对称的，支撑件7是从一个水平侧起作用的超声焊极，并且(第二)超声焊极从相对的水平侧起作用。

通过超声焊极106和支撑件7之间的压力的作用，连接元件3的近端被压靠在第二盲孔23的底面24。由于同时耦合到第二超声焊极106中的机械振动能，连接元件的(第二)流动部分37变得可流动并且被压入第二物体的结构中。在此，连接元件的近端形成终止于近侧边缘的近侧冠部并因此具有能量导向性质的事实确保能量吸收主要发生在连接器的近端。有可能在连接器的远端也有一些能量吸收，导致那里的热塑性材料也被加热。

在所描绘的构造中，挤压步骤和将振动能耦合到第二物体中的步骤继续进行，直到第一物体和第二物体的表面11、21之间的间隙闭合。振动产生装置控制可以被构造成检测超声焊极相对于第一物体朝向远侧的进一步前进运动不再可能的情况，并且被构造成然后自动停止振动能输入。任选地，该装置可以被构造成施加后压力持续一段时间，例如持续0.3-3s，以允许热塑性材料在超声焊极被移除之前变得更硬到一定程度。

该过程的结果将是第一物体和第二物体通过作为一种隐藏销钉的连接元件连接，过程高效并且具有极好的锚固强度。

还可以将多个连接元件锚固在第一物体中的相应数量的第一盲孔开口中，然后使用足够强大的装置和足够大的第二超声焊极同时将第二物体与这些连接元件结合在一起，以同时液化这些连接元件的近侧部分的材料。

图3说明适合于任何实施方案的进一步可能的设计标准。即，一方面，连接元件3的尺寸和在第一锚固步骤中实现的锚固深度以及另一方面，第一物体和第二物体中的盲孔13、23的深度，限定间隙的宽度d₁。该间隙的宽度d₁可以相对于近侧部分的轴向延伸d₂(邻接面37和近端34之间的延伸)来选择。特别地，对于深度锚固，间隙的宽度可以大约等于并且例如稍微大于该轴向延伸。

在近侧部分形成冠部的实施方案中，由此整个冠部将穿入第二物体的材料中，以便确保牢固且可再现的锚固。

图5说明连接元件的近侧部分32以及第一超声焊极6的变型的远端部分。在该变型中，第一超声焊极具有直径减小的远端，该远端装配到连接元件近端的内部，以便与邻接面37配合。在该实施方案中，第一超声焊极6不需要用于容纳连接元件的冠部的凹部。

在图6的变型中，邻接面37不是内肩部，而是外肩部。虽然具有形成邻接面的内肩部的构造具有冠部(和近侧边缘34)具有可能更大的直径以及具有更多液化材料的可能性的优点以及近侧部分的外表面有助于锚固的优点(见下文)，然而可能存在其中形成外肩部的邻接面也可能是有利的构造。

外肩部和内肩部的组合(在相同或不同的轴线位置)是可能的。同样，一起形成邻接面的肩部的交错布置或者具有倾斜邻接面部分的构造也是可能的。

在图1-5的实施方案中，接收开口63被图示为成形为使得在连接元件的近侧冠部和接收开口的内表面之间基本上没有物理接触。

图7示出一个供选择的实施方案，其中接收开口63和连接元件的近侧部分32的形状相互适配，使得冠部精确地装配到接收开口中。这可导致超声焊极和连接元件之间更紧密的接触，并可最终提高产品的效率。另外，超声焊极和连接元件在该过程中的相对位置被更精确地限定，并且从而降低在该过程中导致连接元件近端损坏的风险。

超声焊极的接收开口的专用形状也可以用于有意地使连接元件的远侧部分成为这种形状。这在图8中示意性地说明(以稍微夸大的方式)。图示的连接元件具有钝的近端，而接收开口63的形状对应于终止于边缘的锥形冠部的形状。当超声焊极6被压靠在连接元件上，连接元件的近端插入接收开口63中时，将导致近端的热塑性材料软化并相对于超声焊极流动，由此接收开口(或至少其内部的近侧部分)用作模具，用于成形用于连接到第二物体的后续步骤的连接元件。

一般地，特别是如果冠部与其轴向延伸相比相对薄，即如果冠部是脆弱的，其中超声焊极的接收开口用作模具的实施方案可能是有利的。例如，如果第二物体相对软或者其本身是脆弱的结构，则可能是这种情况，由此在第二锚固步骤期间吸收的能量是有限的，但是仍然需要足够的锚固深度。在具有脆弱的冠部形状的情况下，能够自由振动的预制近侧冠部可能已经在第一锚固步骤中被损坏。致使超声焊极的接收开口用作模具的方法以有效的方式解决该问题。

图9示出连接元件3的纵向截面，图10示出从近侧方向观察该连接元件的视图。除了参考图1-5和7描述的实施方案之外，连接元件3具有以下特征，这些特征彼此独立，即，这些特征可以单独或组合实现：

·连接元件具有围绕周向分布的轴向延伸的肋41。这些肋具有导向性质。包括这些能量导向肋的连接元件的直径可以大约等于或稍微大于盲孔13、23的直径。这种能量导向肋不仅有助于液化连接元件的热塑性材料的与盲孔的底面物理接触的部分，而且有助于液化连接元件的热塑性材料的与周向壁接触的部分，由此热塑性材料的部分也在盲孔的周向壁附近渗透第一物体和/或第二物体的结构，以便有助于锚固在这些壁中。

·连接元件除了在形成邻接面37的近侧部分的区域中具有面向近侧的肩部之外，连接元件在相应的远侧位置具有面向远侧的肩部38。因此，连接元件也可以以相反的构造插入第一物体中的盲孔开口中，即近侧部分和远侧部分互换。例如，连接元件可以相对于垂直于近远侧轴线的中间平面对称，可能的例外是如下文所述的分隔壁或分隔膜。

·连接元件具有分隔构件43，该分隔构件43具有跨越中空空间40横向延伸的壁或分隔膜的形状。这种分隔构件43可以首先具有在将连接元件锚固在第一物体中之后辅助从连接元件移除工具(超声焊极6)的过程的功能。在此，当超声焊极6缩回时，在超声焊极6和分隔构件43之间可能产生暂时的空气过压。另外或作为替代，分隔构件43可允许基于空气的进给系统，在该进给系统中，空气压力用于进给/定位连接元件。另外或作为又一替代，分隔构件43可用于增强机械振动能的耦合输入的有效性，因为它形成邻接表面(邻接表面部分39)的一部分，并与超声焊极的相应形状的耦合输出表面部分66协作(见下文描述的图11)。

·除了具有内锥形47之外，远侧和近侧部分31、32中的连接元件还具有外锥形48，使得连接元件的外径朝着远侧和近侧边缘逐渐减小。

如上文所述，如果接收开口63的形状适合于连接元件的近侧部分32和/或用于成形该近侧部分，则在相对于第一物体锚固连接元件之后移除第一超声焊极可能特别成问题。在有效的过程中，可能期望在热塑性材料已经完全硬化之前移除超声焊极，并且必须确保超声焊极和连接元件之间的粘合不会使第一物体中的锚固变松和/或在该情况下扭曲连接元件的形状。除了使用气吹之外或者作为使用气吹的替代，还可以为此目的使用机械元件(推出柱塞等)，和/或通过将振动耦合到超声焊极中激活超声焊极，或者在移除过程中保持超声焊极被激活。

图11示出超声焊极的实例，该超声焊极的形状适合于图9和10的连接元件的形状。在图11的实施方案中，除了与形成邻接面(或其近侧部分)的肩部37协作的外耦合面65之外，超声焊极具有相对于轴线居中定位的第二外耦合面66，该第二外耦合面被定位成压靠分隔构件43(如果有的话)或连接元件的第二肩部。不过，图11的超声焊极独立于分隔构件或这种第二肩部的存在而工作。在所描绘的实施方案中，外耦合面65以及例如还有(任选的)第二外耦合面66相对于远端面61朝向近侧偏移。

图12说明这样的原理，即不必将连接元件定位成抵靠盲孔开口13的底面。事实上，第一物体1中的开口(以及类似地，第二物体中的开口)甚至不必是盲孔开口。在图12中，开口被示出为具有直径d_r的深盲孔开口。如果连接元件的远侧部分被插入开口中，则连接元件的尺寸适于压配合(干涉配合)。为此，外径d_j稍微大于开口的直径d_r。

例如在WO 2015/181300中已经描述了在建立干涉配合之后，通过传递机械振动能使热塑性材料液化并通过该热塑性材料使开口周围的结构相互渗透来使插入部分锚固在开口中的方法。

图13示意性地说明连接元件的另一实施方案，该另一实施方案具有与图9和10的连接元件的特征不同并且彼此独立的以下特征：

·连接元件3不是中空的和管状的，而是具有朝向远端和近端、远侧和近侧凹部44、45形成的完整横截面。这种完整连接元件需要更多的材料，并且具有更刚性的性质。在一些实施方案中，例如，如果在第一和第二物体之间预期有显著的剪切力，该增强的刚性可能是优点。同样，近侧凹部45的底面(在对称连接元件的情况下，其可与远侧凹部没有区别)可以用作稳定的邻接面或其部分。

·除了具有完整横截面之外或作为具有完整横截面的替代，连接元件可以具有不同于热塑性材料的材料的部分49，例如金属的部分49。这种金属零件，例如金属芯，可以有助于连接元件的机械稳定性，并且使得连接元件适合于需要吸收第一物体和第二物体之间的非常强的剪切力的情况。

图14和15非常示意性地说明这样的事实，即根据本发明的方法特别适合于第一物体和第二物体在材料组成、形状、尺寸、方向等方面具有不同性质的构造。在图14和15的示意性前视图和侧视图中分别示出的构造中，用于两个连接元件3的开口(是盲孔开口)分别位于第一物体的小侧面和第二物体的大侧面。

图14和15还非常示意性地说明这样的原理，即至少第二锚固步骤可以是同时对多个(图14/15中为两个)连接元件执行的并行过程，在第二锚固步骤中，第一物体和第二物体彼此压靠，(多个)连接元件已经相对于第一物体被锚固。并行过程对于第一锚固步骤也是一个选择，特别是如果不是通过手持工具执行的话。

对于如图14和15所说明的过程，其中多个连接元件一次连接到第二物体，可以同时使用多个超声焊极(例如每个连接元件一个超声焊极)。在连接元件彼此靠近放置的情况下，也可以使用一个超声焊极将能量同时耦合到一个以上的连接元件中。

上文描述的实施方案在第一物体和第二物体中都包括开口，即所示实施方案中的盲孔。取决于第一物体和第二物体的性质，这不是必需的。相反，第一物体或者第二物体或者第一物体和第二物体两者可以没有设置任何这种盲孔开口，并且相应的锚固步骤可以包括将连接元件穿过第一/第二物体的表面压入第一/第二物体中，而没有任何预制的开口。该原理参照图16和17示出，其中第一物体和第二物体都被示出没有任何开口，并且都被示出为不同的轻质构建元件，即夹层板。然而，它也适用于其中一个物体具有开口的情况，并且它适用于具有不同于夹层板的结构的第一物体和/或第二物体的构造。

图16示出为轻质构建元件的第一物体1，其具有第一近侧外部构建层101、第二远侧外部构建层102和内衬层103，该内衬层103的密度和材料硬度显著小于外部构建层101、102的密度/硬度。第一物体不具有开口。

例如如上文所述，当超声焊极6用于通过将外耦合面65压靠在邻接面37上而将连接器3压靠在第一外部构建层上时，连接元件被推动穿过第一物体的表面。例如，远侧边缘33可以冲压出第一外部构建层101的一部分，在冲压期间输入或不输入机械振动能，基本上如WO 2017/162693中所述。更一般地，如果第一物体是具有夹层结构的轻质构建元件，则连接构件的远端用于刺穿第一外部构建层。

此后，连接元件朝向远侧前进到第一物体的材料中，并且远侧部分的热塑性材料在与第一外部构建层、内衬层和/或第二外部构建层的结构接触时液化。

图17示出最终的布置，以及第二物体2和第二超声焊极106。第二物体2也是具有第一和第二外部构建层201、202以及较低密度和强度的内衬层203的轻质构建元件。第二物体2也被示出没有任何开口。

然而，对于连接元件的近侧边缘34不足够尖锐和/或稳定以刺穿第二物体的第二外部构件层202的情况，和/或对于连接元件在第一物体中的锚固不足够稳定和/或第二物体整体上不具有足够的稳定性的情况，例如仅由被局部去除的第一外部构建层202组成的任选的开口223也被画出。相反的情况(第一物体具有被局部去除的第一外部构建层，而第二物体没有)也是可能的。

在前述实施方案中，第一物体和第二物体的材料被示出为坚硬且尺寸稳定(可能除了图16的实例中的轻质构建元件的内衬层103之外)。这不是必须的。图18示出作为相对软的泡沫的第一物体1，例如膨胀聚丙烯(EPP)泡沫。然后，连接元件的远端可以相应地具有用于在较软的可压缩材料中锚固的适配的结构，例如基本上如WO 2018/85中所述，例如参考图4-9、28、34-47。考虑到在第一锚固步骤期间第一物体的压缩，第一物体中的盲孔可以具有减小的深度；取决于情况，第一物体中的盲孔甚至可以省略。

图19示出一种变型，其中代替第一物体，第二物体2由相对较软的材料制成，这里示出为纤维材料。在此，可以是连接元件的近端具有相应适配的结构，例如如WO 2018/85中所述，例如参考图4-9、28、34-47。

如图19所说明的第二物体由比第一物体更软的材料制成的配置同时是其中用于第二锚固步骤的振动能从第一物体侧耦合到组件中的实施方案的示例，如(第二)超声焊极106压靠在第一物体的背侧(远侧表面)所示，同时组件压靠在位于第二物体2近侧的非振动支撑件7。其中的振动通过第一物体1和连接元件3耦合到连接元件3和第二物体2之间的界面。

图20示出在本发明的第一方面和第二方面两者中都可用的连接器。基本上如上文所述，连接器具有远侧部分31和近侧部分32，并且还具有侧向突出的间隔部分131。如图21所说明，间隔部分131可以用于限定第一物体和第二物体1、2之间的剩余间隙。在将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤中，间隔部分阻止第一物体和第二物体朝向彼此的移动。剩余间隙的宽度对应于间隔部分的厚度。

可以在将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤之前(或同样之后)施加粘合剂140，由此剩余的间隙用作粘合剂间隙。

剩余的间隙也可能有其他用途。基本上如上所述，图22示意性地说明连接元件3，该连接元件3具有远侧部分31和近侧部分32，并且还具有侧向铰链150，另外的物体或结构(未示出)可以经由旋转部分151连接到该侧向铰链150。

如果在中间位置(远侧部分和近侧部分对齐)，铰链提供足够的轴向刚度用于(第二或唯一的)锚固步骤发生，则在远侧部分和近侧部分之间也可以存在铰链。因此，第一和第二物体可以以旋转的方式彼此连接，这对于门、窗或家具制造具有有趣的应用。

图23非常示意性地说明为连接元件提供另一连接结构161的可能性，该另一连接结构161用于将第三物体连接至第一物体和第二物体的组件。另一连接结构被示出为远侧和近端部分31、32类型的另一锚固结构。然而，可以使用任何连接器结构，包括常规结构，诸如螺纹等。

在图22和23中，箭头s说明限定剩余间隙宽度的间隔部分的宽度。

图20-23的连接元件也可以用在偏离第一方面但符合第二方面的方法中。

图24的结构包括第一物体1、连接元件3和超声焊极6，用于在根据本发明第三方面的方法中执行第一锚固步骤。该连接元件包括为金属的远侧部分311和为热塑性的近侧部分32，该近侧部分32可以基本上如针对第一方面和第二方面的连接元件所描述的那样构造。

与第一方面类似，第一锚固步骤基本上如WO 2016/0713 335中所述，但利用抵靠连接元件的邻接面的超声焊极来进行，该邻接面位于近端的远侧。为此，超声焊极6和近侧部分32可以如第一方面的任何实施方案中那样成形和构造，而远侧部分311是不同的，并且可以具有如WO 2016/071335中所述的第二物体的任何实施方案中那样的结构和构造。然后，如第一方面执行第二锚固步骤。与根据第一方面的第二锚固步骤相关的所有选择和特征以及与用于第一方面的连接元件的近侧部分相关的所有特征和选择作为选择同样适用于第三方面。

Claims

1.一种借助于连接元件连接第一和第二物体的方法，该方法包括以下步骤：

-提供第一物体；

-相对于第一物体定位连接元件；

-使用工具相对于第一物体将连接元件压向远侧，同时将能量耦合到第一物体和/或连接元件中，直到使得属于连接元件的远侧部分的热塑性材料的第一部分可流动并导致其流入第一物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件的远侧部分在第一物体中的锚固，所述远侧部分包括远端；

其中，在将能量耦合到第一物体和/或连接元件中的步骤期间，工具的挤压面抵靠连接元件的邻接面，所述邻接面位于近端的远侧；

-提供第二物体；

-相对于第一物体放置第二物体；和

2.根据权利要求1所述的方法，其中在提供第一物体的步骤中，第一物体具有第一开口，并且其中在相对于第一物体定位连接元件的步骤中，实现定位使得远侧部分被插入第一开口中并且近侧部分从第一物体突出。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在提供第二物体的步骤中，第二物体具有第二开口；并且其中在相对于第一物体放置第二物体的步骤中，放置第二物体使得连接元件的突出的近侧部分被插入第二开口中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在相对于第一物体放置第二物体的步骤之后，在第一物体和第二物体之间保留有间隙，其中作为在机械振动能冲击时将所述第一物体和第二物体彼此压靠的步骤的结果，间隙被闭合。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在相对于第一物体放置第二物体的步骤之后，在第一物体和第二物体之间保留有间隙，其中作为在机械振动能冲击时将所述第一物体和第二物体彼此压靠的步骤的结果，间隙的宽度从初始宽度减小到最终宽度，所述最终宽度不同于零。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述连接元件具有侧向突出的间隔部分，并且其中进行所述第一物体和第二物体彼此压靠的步骤直到第一物体和第二物体两者都抵靠所述间隔部分，由此间隔部分设定最终宽度。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其还包括在第一物体和第二物体之间放置胶水，并且所述方法还包括允许胶水在具有最终宽度的间隙中硬化。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中所述连接元件具有布置在所述间隙中的功能部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中耦合到第一物体和/或连接元件中的能量是机械振动能。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述工具是超声焊极，挤压面是外耦合面，并且其中在将能量耦合到第一物体和/或连接元件中的步骤中，至少一部分机械振动能通过超声焊极被耦合到连接元件中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述邻接面包括所述连接元件的肩部。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述肩部是内肩部。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述连接元件包括在所述邻接面的近侧的热塑性材料的近侧冠部和/或其中所述连接元件包括远侧冠部。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述连接元件具有终止于近端处的边缘的近侧刀片状突起和/或终止于远端处的边缘的远侧刀片状突起。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述连接元件是管形的并且是中空的。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述连接元件具有从外表面突出的多个能量导向肋。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述能量导向肋沿轴向方向延伸或围绕所述外表面螺旋延伸。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中作为相对于第一物体定位连接元件的结果，能量导向肋与第一开口的周向壁物理接触，并且在使用工具将连接元件压向远侧的步骤期间，致使连接元件的热塑性材料也在第一开口的周向壁附近流入第一物体的结构中。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其中作为相对于第一物体放置第二物体的结果，能量导向肋与第二开口的周向壁物理接触，并且在将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤期间，致使连接元件的热塑性材料也在第二开口的周向壁附近流入第二物体的结构中。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述工具具有远侧凹部，所述远侧凹部在远侧工具端面中具有口部，并且其中在使用工具将连接元件压向远侧的步骤期间，连接元件的近侧部分被接收在远侧凹部中。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述远侧凹部的形状适合于所述连接元件的近侧部分的形状。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述工具具有突出部分，所述突出部分在使用所述工具将连接元件压向远侧的步骤期间延伸超过连接元件的近侧部分的至少一部分。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括在使用工具通过压力和能量的联合作用将连接元件压向远侧的步骤期间，成形连接元件的近侧部分的步骤。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述成形连接元件的近侧部分的步骤包括成形所述近侧部分以形成刀片状突起和/或周向围绕中心中空空间的冠部。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述冠部在近端处形成连续边缘。

26.根据权利要求24所述的方法，其中所述至少一个刀片状突起或冠部以不连续的方式围绕所述中心中空空间延伸，具有围绕所述中心中空空间布置的多个齿。

27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一开口是盲孔，并且其中使用工具将所述连接元件压向远侧的步骤包括将所述连接元件的远端压靠所述第一开口的底面。

28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二开口是盲孔，并且其中将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤导致连接元件的远端被压靠在所述第二开口的底面。

29.根据权利要求28所述的方法，其中第一开口和第二开口两者各自是盲孔，并且其中第一开口和第二开口的深度之和小于连接元件的近远侧长度。

30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在使用工具将连接元件压向远侧的步骤之后和相对于第一物体放置第二物体的步骤之前，所述工具与连接元件脱离，并且其中脱离工具通过气吹、推出柱塞、将振动能耦合到工具中的至少一种辅助。

31.一种例如根据前述权利要求中任一项的借助于连接元件连接第一物体和第二物体的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供第一物体和第二物体；

-相对于第一物体和相对于第二物体定位连接元件，使得根据第一选择，连接元件的远端与第一物体接触并且根据第二选择，连接元件的远端被锚固在第二物体中，使得连接元件的近端与第二物体接触，并且使得在第一物体和第二物体之间存在间隙，该间隙具有初始间隙宽度；

-将第一物体和第二物体彼此压靠，同时将机械振动能耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中，直到使得属于连接元件的近侧部分的热塑性材料的一部分可流动并导致其流入第二物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件和第二物体之间的固定，所述近侧部分包括近端，

-其中作为将第一物体和第二物体彼此压靠的步骤的结果，第一物体和第二物体朝向彼此移动直到间隙具有更小的最终间隙宽度，该最终间隙宽度不同于零，

-并且其中根据第一选择，将第一物体和第二物体彼此压靠同时机械振动能被耦合到第一物体和第二物体中的至少一个中的步骤导致使得属于连接元件的远侧部分的热塑性材料的一部分可流动并且导致其流入第一物体的结构中以在重新固化之后产生连接元件和第一物体之间的固定，所述远侧部分包括远端。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述连接元件具有侧向突出的间隔部分，并且其中进行所述第一物体和第二物体彼此压靠的步骤直到第一物体和第二物体两者都抵靠所述间隔部分，由此间隔部分设定最终宽度。

33.根据权利要求31或32所述的方法，其还包括在第一物体和第二物体之间放置胶水，并且所述方法还包括允许胶水在具有最终宽度的间隙中硬化。

34.根据权利要求31-33中任一项所述的方法，其中所述连接元件具有布置在所述间隙中的功能部分。

35.根据权利要求31-34中任一项所述的方法，其中在提供第一物体的步骤中，第一物体具有第一开口，并且其中在相对于第一物体定位连接元件的步骤中，实现定位使得远侧部分被插入第一开口中并且近侧部分从第一物体突出。

36.根据权利要求31-35中任一项所述的方法，其中在提供第二物体的步骤中，第二物体具有第二开口；并且其中在相对于第一物体放置第二物体的步骤中，放置第二物体使得连接元件的突出的近侧部分被插入第二开口中。

37.一种借助于连接元件连接第一物体和第二物体的方法，所述方法包括以下步骤：

-相对于第一物体定位连接元件；

-提供第二物体；

-相对于第一物体放置第二物体；和

38.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的零件的套件，所述零件的套件包括用作工具的第一超声焊极和至少一个连接元件，所述连接元件在远端和近端之间延伸，并且至少在具有近端的近侧部分和具有远端的远侧部分中包含热塑性材料，其中近端和远端都形成至少一个具有能量导向性质的热塑性边缘或尖端，并且连接元件还包括在近端的远侧的朝向近侧的邻接面，其中超声焊极在近侧超声焊极端和远侧超声焊极端之间延伸，包括面向远侧的外耦合面，并且适合于从近侧与连接元件接触，使得外耦合面与邻接面物理接触，用于经由外耦合面将机械振动耦合到连接元件中，以便通过将远侧部分压靠在第一物体中的开口的底面而液化远侧部分。

39.根据权利要求38所述的零件的套件，其中所述邻接面是内肩部。

40.根据权利要求38或39中任一项所述的零件的套件，其中所述连接元件在所述邻接面的近侧具有热塑性材料的近侧冠部。

41.根据权利要求38-40中任一项所述的零件的套件，其中所述连接元件的远侧部分包括终止于远侧边缘的远侧冠部。

42.根据权利要求38-41中任一项所述的零件的套件，其中所述超声焊极具有在远端面中具有口部的远侧凹部，当所述外耦合面与邻接面物理接触时，所述远侧凹部适于容纳近侧部分。

43.根据权利要求42所述的零件的套件，其中所述远侧凹部的形状与所述近侧部分的形状相匹配。

44.一种用于执行根据权利要求1-37中任一项所述的方法的连接元件，所述连接元件在远端和近端之间延伸，并且至少在具有近端的近侧部分和具有远端的远侧部分中包含热塑性材料，其中远端都形成至少一个具有能量导向性质的热塑性边缘或尖端，并且近侧部分被成形为热塑性材料的近侧冠部，近侧冠部终止于近侧边缘，连接元件还具有位于近侧冠部远侧的肩部，所述肩部是用于超声焊极的外耦合面的面向近侧的邻接部。

45.根据权利要求44所述的连接元件，其中所述肩部是位于所述近侧冠部的远侧且径向向内的内肩部。

46.根据权利要求44或45所述的连接元件，其为管形的且中空的，由此限定内部空间。

47.根据权利要求44-46中任一项所述的连接元件，其还包括横向延伸穿过所述内部空间的分隔构件。

48.根据权利要求44-47中任一项所述的连接元件，其由热塑性材料构成。

49.根据权利要求44-48中任一项所述的连接元件，其还包括从外表面突出的多个能量导向肋。

50.根据权利要求49所述的连接元件，其中所述能量导向肋沿轴向方向延伸。

51.根据权利要求43-50中任一项所述的连接元件，其具有在垂直于近远侧轴线的横截面中基本为圆形的外轮廓。