JP2020535038A - 第１の物体への第２の物体の固定 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様によれば、コネクタを第１の物体内に固定する方法が提供され、コネクタは、固体状態の熱可塑性材料を含む。本方法は、コネクタを第１の物体と物理的に接触させるステップと、コネクタの熱可塑性材料の流動部分が流動可能になり、第１の物体に対して流動するまで、近位回転軸を中心にコネクタを第１の物体に対して回転させ、コネクタによって第１の物体に相対力を及ぼすステップと、コネクタの回転を停止させるステップであって、結果、流動部分がコネクタを第１の物体に対して固定する、停止させるステップとを含み、コネクタの遠位端は、第１の物体に切断および／もしくは打ち抜き、ならびに／または、第１の物体から材料を除去するために設けられる。

Description

発明の分野
本発明は、機械工学および構造、特に機械構造、例えば自動車工学、航空機構造、造船、機械構造、家具製造、玩具構造などの分野に関する。特に、本発明は、コネクタを第１の物体内に（機械的に）固定する方法に関する。

発明の背景
自動車、航空、および他の産業においては、鋼のみの構造から離れ、代わりに軽量材料を使用する傾向になってきている。同様に、家具産業において、無垢材および加工木材が軽量要素に置き換えられることが増えている。

新しい構築材料要素の例は、例えば、ガラス繊維複合材もしくは炭素繊維複合材、板金、または加えて、産業に応じてファイバーボードなどの繊維複合材からなる、２つの外側の比較的薄い構築層と、例えば、ハニカム構造の厚紙もしくは他の材料、または軽量の金属発泡体、ポリマー発泡体もしくはセラミック発泡体など、または離散的な距離の離れたホルダのなど、構築層の間に配置された中間層（芯地）とを備える軽量構築要素である。この種の軽量構築要素は「サンドイッチボード」として参照される場合もあり、「中空コアボード（ＨＣＢ）」と呼ばれることがある。それらは機械的に安定しており、見栄えがよく、重量も比較的軽くすることができる。

新しい材料のさらなるカテゴリは、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）または発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）などの圧縮性フォームである。そのような材料は、上述の種類の軽量構築要素の芯地層として存在する場合があり、および／または、硬質構築層によって覆われる場合があり、またはそのような硬質構築層なしで存在する場合がある。

新しい材料のさらに別のカテゴリは、圧縮不織布である。
新しい材料は、物体をこれらの材料の要素に接合する際に新たな課題をもたらす。

さらに、現行技術水準によれば、サンドイッチボード構造の補強は、それらの製造中に提供されなければならず、また、接続要素は、製造中に追加されなければならない。それらが後で追加される場合、サンドイッチの芯は、コネクタを固定した後にフォームを充填する必要があり、コストおよび時間がかかる。

これらの課題に対応し、起こり得る不利な点を排除するために、自動車、航空、および他の産業では、接着剤の使用が大幅に増え始めている。接着剤は軽量で強固であり得るが、信頼性を長期間制御する可能性がないという欠点がある。例えば、接着剤の脆化などによる接着剤の劣化は、接着剤を完全に解放しなければ検出することはほとんど不可能である。また、特に、互いに接続される表面に一定程度の粗さがあり、結果として、急速に硬化する薄層接着剤を使用することができない場合、材料コストと、硬化過程が遅いことに起因する製造工程の遅延の両方のために、接着剤は製造コストの上昇をもたらす可能性がある。さらに、接着剤は表面でのみ有効であるため、接着剤は表面の材料強度よりも強くすることはできない。サンドイッチボードにおいて、これは構築層の１つ、またはその最外側副層の材料強度である。

国際公開第２００８／０８０２３８号は、機械的振動によって、例えば中空コアボードなどの物体内に接合要素を固定する手法を教示している。

国際公開第２０１５／１６２０２９号は、一方が繊維強化複合材料からなる２つの構成要素を互いに接続する方法を開示している。国際公開第２０１５７１３５８２４号は、例えばハニカム構造のプラスチックまたは紙状材料および金属材料のカバー層を含む構成要素などの構成要素に、設置要素を設置するための装置を開示している。これらの手法は両方とも、それが固定されるそれぞれの構成要素に対してそれを回転させることによって、接続要素／設置要素を固定することを含む。

従来技術の接続方法には、依然として改善の余地がある。

したがって、本発明の目的は、従来技術の方法の欠点を克服する、コネクタを第１の物体に機械的に固定する方法を提供することである。特に、本発明の目的は、コネクタを軽量構築要素に機械的に固定する方法を提供することであり、本方法は、低コスト、効率的かつ迅速である可能性がある。

本発明の一態様によれば、コネクタを第１の物体内に固定する方法が提供され、コネクタは、固体状態の熱可塑性材料を含む。本方法は、
コネクタを第１の物体と物理的に接触させるステップと、
コネクタの熱可塑性材料の流動部分が流動可能になり、第１の物体に対して流動するまで、近位回転軸を中心にコネクタを第１の物体に対して回転させ、コネクタによって第１の物体に相対力を及ぼすステップと、
コネクタの回転を停止させるステップであって、結果、流動部分がコネクタを第１の物体に対して固定する、停止させるステップと
を含み、以下の条件、すなわち、
Ａ．コネクタの最遠位端が近位回転軸上の接点とは異なるように、コネクタが成形されること、
Ｂ．コネクタが、回転中に第１の物体に対して圧迫される位置に巨視的な表面粗さを有すること、
Ｃ．コネクタが、熱可塑性材料とは異なる第２の材料の一部分を含み、上記第２の材料が固体であり、（工程中に）流動性にならず、上記部分が、遠位端まで延伸するか、または軸に垂直な中央平面を通って延伸する、または両方で延伸すること、
Ｄ．回転ステップ中、コネクタが軌道運動を受けること、
Ｅ．コネクタが、内側部分と、遠位に面する接続突起を有する近位接続部分とを有し、回転ステップ中、接続突起が、第１の物体の近位に面する端面に対して圧迫され、内側部分の表面部分が、近位に面する端面の（遠位方向において）下にある第１の物体構造に対して圧迫されること、
Ｆ．第１の物体が、繊維または発泡材料の構造を含み、流動部分が、それぞれ、繊維の構造または発泡材料の細孔に流されること
のうちの少なくとも１つが満たされる。

名前付き条件Ａ〜Ｆは個別に実現することができる。代替的に、名前付き条件のすべての組み合わせ、すなわち、ＡＢ，ＡＢＣ，ＡＢＣＤ，ＡＢＣＤＥ，ＡＢＣＤＦ，ＡＢＣＤＥＦ，ＡＢＤ，ＡＢＤＥ，ＡＢＤＦ，ＡＢＤＥＦ，ＡＢＥ，ＡＢＦ，ＡＢＥＦ，ＡＣ，ＡＣＤ，ＡＣＤＥ，ＡＣＤＦ，ＡＣＤＥＦ，ＡＣＥ，ＡＣＦ，ＡＣＥＦ，ＡＤ，ＡＤＥ，ＡＤＦ，ＡＤＥＦ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＥＦ，ＢＣ，ＢＣＤ，ＢＣＤＥ，ＢＣＤＦ，ＢＣＤＥＦ，ＢＣＥ，ＢＣＦ，ＢＣＥＦ，ＢＤ，ＢＤＥ，ＢＤＦ，ＢＤＥＦ，ＢＥ，ＢＦ，ＢＥＦ，ＣＤ，ＣＤＥ，ＣＤＦ，ＣＤＥＦ，ＣＥ，ＣＦ，ＣＥＦ，ＤＥ，ＤＦ，ＤＥＦ，ＥＦが可能である。

相対力は押圧力であってもよい。
相対力を及ぼすステップは、特に、コネクタまたは少なくともその遠位部分を第１の物体内に前進させることができる。

条件Ａを参照すると、最遠位端は、例えば、
例えば円形の隆起によって形成される遠位縁部によって形成される円形接触線、
鋸歯構造、
円周とは別様に延伸する縁部、
例えば円形またはリング状領域などの研磨領域、
スリーブ状部分（チューブ部分）が本体から遠位方向に延伸する中空スリーブ状遠位端であって、実施形態におけるそのような本体は、ヘッド部分を形成することができる、中空スリーブ状遠位端、
条件Ｃの意味での第２の材料からの切断／打ち抜き構造
のうちの１つを形成することができる。

特に、実施形態（任意の条件を参照する）では、第１の物体は、第１の構築層、芯地層、および例えばまた、第２の構築層を有する軽量構築要素であってもよく、第１の構築層および該当する場合は第２の構築層（複数可）は、芯地層よりも薄く、密度が高く（また、芯地層の（平均）硬度が定義されている限り、一般に硬質である）、該当する場合、第１の構築層および第２の構築層は芯地層を挟む。（備考として、これが条件Ｆと組み合わされる場合、これは、芯地が繊維および／または発泡材料の構造を含む可能性があることを意味する。）少なくとも条件Ａが満たされる場合、実施形態において、方法は、第１の構築層の一部分を打ち抜くステップを含み得る。この目的のために、コネクタは、例えば、例としてスリーブ状遠位端、または例えば周方向打ち抜き縁部などの他のものによる、上記のオプションの１つによる遠位打ち抜き構造を備える。

このような打ち抜きステップは、回転運動の開始前、開始中、またはその後に実行することができる。後者の場合、工程パラメータは、第１の構築層の一部が打ち抜かれるまで、コネクタの遠位端の機械的抵抗が十分に強いままであり（かつ、完全に液化されない）ように制御される。例えば、打ち抜きステップが完了するまで、回転速度を低下させることができる。

打ち抜きステップは、回転運動によって支援されることに加えて、またはその代替として、コネクタの振動によって支援されることが可能である。

本発明の任意の態様の任意の実施形態では、コネクタは、遠位区画および近位区画を有することができる。遠位区画は、回転を停止させるステップの後、第１の物体内に突出するコネクタの区画／部分であり、一方、近位区画は、第１の物体内に貫入しない、すなわち、取り付け位置（コネクタが第１の物体に固定される位置）の周囲の領域内で第１の物体によって画定される表面の近位にある。例えば、コネクタが、遠位に面する停止面（以下を参照）を有するヘッド部分を含む実施形態では、ヘッド部分は近位区画を形成し、停止面の遠位にある部分は遠位区画を形成する。

条件Ａを満足する実施形態において、または、より一般的には本発明の任意の実施形態において、遠位区画は、回転軸を中心とした回転対称とは異なる形状を有する遠位区画表面を画定することができる。

遠位区画が、回転軸を中心とした回転対称とは異なる形状を有する遠位区画表面を画定するという条件は、条件Ａ〜Ｆとは無関係に満たすことができる。すなわち、当該条件は、条件Ａ〜Ｆのいずれか１つもしくは上記でリストされている任意の組み合わせと組み合わされてもよく、または加えて場合によっては、条件Ａ〜Ｆのいずれも満たされなくてもよい。このような非対称性と回転との組み合わせ（例えば、この非対称性は、コネクタが鋸歯構造を有するか、または縁部が周方向と異なる様態で延伸する場合に常に満たされる）は、コネクタの、第１の物体に対する切断／打ち抜きまたは特に材料除去効果に寄与する。

条件Ｂを参照すると、巨視的な表面粗さは、例えば射出成形によって要素を製造するときに生じる残留（微視的）粗さよりも大きい粗さである。例えば、そのような粗化部分の粗さ（Ｒ_ａ、算術平均粗さ）は、少なくとも１０μｍ、または少なくとも２０μｍ、またはさらには少なくとも５０μｍであり得る。

粗さは、コネクタ表面の一部、特に本質的に遠位に面する端面の部分（これは、粗面部分がテーパ区画の半径方向外面部分の一部である可能性を含む）、もしくは、工程中に構造に対して圧迫される部分に制約することができ、または、コネクタ表面全体、もしくは、工程の終わりに第１の物体に入るコネクタの部分の表面全体に関係し得る。

条件Ｃを参照すると、本明細書の第２の材料は、特に非液化可能材料であり、「非液化可能」とは「工程中に適用される条件下で液化可能でない」ことを意味する。したがって、本明細書では、一般に「非液化可能」材料は、工程中に到達する温度、したがって特にコネクタの熱可塑性材料が液化する温度では液化しない材料である。これは、非液化可能材料が、工程中に到達しない温度、一般的には工程中に液化する１つまたは複数の熱可塑性材料の液化温度よりはるかに高い温度（例えば少なくとも８０℃）において液化することが可能であるという可能性を排除しない。液化温度は結晶性ポリマーの融解温度である。非晶質熱可塑性物質の場合、液化温度（「本明細書では融解温度」とも呼ばれる）は、熱可塑性物質が十分に流動可能になる、ガラス転移温度より高い温度であり、「流動温度」と呼ばれることがあり（押し出しが可能である最低温度として定義されることもある）、例えば、熱可塑性材料の、粘度が１０^４Ｐａ＊ｓ未満（実施形態において、特に繊維強化剤を実質的に含まないポリマーでは１０^３Ｐａ＊ｓ未満））に低下する温度である。

例えば、非液化可能材料は、アルミニウムもしくは鋼鉄のような金属、セラミック材料、または木材、または、硬質プラスチック、例えば、液化可能部分の融解温度／ガラス転移温度よりも相当に高い融解温度（および／またはガラス転移温度）、例えば少なくとも５０℃または８０℃または１００℃だけ高い融解温度および／またはガラス転移温度を有する強化もしくは非強化熱硬化性ポリマーまたは強化もしくは非強化熱可塑性物質であり得る。特別な例では、第２の（非液化可能）材料は、マトリックス材料が熱可塑性材料と同じであるが、充填材含有量（例えば、繊維含有量）が実質的に、例えば少なくとも熱可塑性材料より１０〜１５％（体積）だけ高い、充填ポリマーであってもよい。

一群の実施形態では、非液化可能材料は、遠位切断縁部などの遠位切断／打ち抜きおよび／または材料除去特徴部を形成する。特にこれらの実施形態では、方法は、いくらかの時間の後、コネクタの遠位端が熱可塑性材料によって形成されるように、相対力を及ぼすステップ中に非液化可能材料の本体を熱可塑性材料に対して後退させるステップを含むことができる。

条件Ｄを参照すると、軌道運動は、平行軌道軸を中心とした回転軸の回転を含むことができ、軌道軸を中心とした上記回転は、回転軸を中心とした回転よりもはるかに遅く、特に少なくとも一桁遅い。

この態様による本発明は、特に、工程中にコネクタが押し込まれる物体の比較的硬質の表面に対して、コネクタが二重の機能、すなわち、例えば、コネクタが第１の物体の表面に押し込まれるようにするため、および／または、第１の物体内の空孔が生成もしくは拡大されるようにするために、初期段階において、第１の物体の部分を分離（切断／打ち抜き）する機能、および／または、第１の物体から材料を除去する機能を有する可能性がある場合に有利であり得るという洞察に基づく。次に、さらなる段階中に、コネクタの熱可塑性材料の流動部分が流動可能になり、コネクタを固定する役割を果たす。

これらの第１の段階および／または第２の段階は、明確に連続的であってもよく、またはそれらは重なり合ってもよい。

条件Ｅを参照すると、この条件による手法は、構造が相互貫入し、その後、近位端面と、物体内の他のより深い位置の両方において固定するために再固化するために、熱可塑性材料が液化され得るという新規の手法をもたらす。特に、物体が、第１の近位構築層を有する軽量構築要素である場合、接続突起のある接続部分は、第１の構築層の寸法安定性が使用されるように、コネクタを（通常は寸法的に安定した）第１の構築層内に近位から固定する。

また、接続部分は、内側部分から半径方向外向きに延伸することができる。結果、接続部分は、近位に面する表面における近位からの固定に加えて、固定のフットプリントを強化する。

さらに、第１の物体が第１の構築層と第２の構築層の両方を有する軽量構築要素である場合、条件Ｅによる手法は、コネクタが、第１の構築層において近位から接続部分によって、および、第２の構築層内でまたは第２の構築層に隣接して内側部分の遠位部分によっての両方で固定されることを可能にすることができる。

再び条件Ｅを参照すると、内側部分は、例えば、チューブ状遠位端を有することができ、例えば、全体をチューブ状にすることによって、または、近位の塊状部分および遠位のチューブ状部分を有することによって、条件Ａを満たすことができる。これとは独立して、接続部分は、内側部分の周りに近位フランジを形成することができる。接続部分は、そのようなフランジから遠位に延伸する周方向隆起として、遠位に面する接続突起を有することができる。そのようなフランジはまた、安定性を向上させ、かつ／または、例えば、釘と同様に、さらなる物体を第１の物体に固定するために使用可能なヘッド部分の機能を有することもできる。

条件Ａ〜Ｅにはすべて、第１の物体の材料へと作用するコネクタ機能を強化する効果がある。

一群の実施形態において、第１の物体は、第１の外側構築層（本明細書では第１の構築層とも呼ばれる）および芯地層を有する軽量構築要素であり、第１の外側構築層は芯地層よりも薄く、密度が高い（かつ一般にまた、芯地層の（平均）硬度が定義されている限り、より硬質でもある）。第１の物体は、例えば、第１の構築層と同じ材料の第２の構築層をさらに有することができ、第１の構築層および第２の構築層は芯地層を挟む。

芯地層は、例えば、大部分が中空空間になっている巨視的な専用構造を含むことができ、結果、芯地層の密度は比較的小さい。例えば、芯地層は、第１の外側構築層と第２の外側構築層との間に垂直に延伸する壁（軸に平行に延伸する壁）を含むことができる。実施形態では、そのような壁はハニカム構造を形成する。

この実施形態群では、コネクタを第１の物体と接触させるステップは、コネクタを第１の構築層と接触させるステップを含むことができる。

この実施形態群では、コネクタを第１の構築層と接触させるステップの前に、第１の構築層に、事前に形成された空孔（パイロット穴）を設けることができる。代替的に、特に、コネクタを接触させるステップの前に、第１の構築層を完全なままにしておくことができ、結果、コネクタの最遠位端が第１の構築層に接触し、第１の構築層に切り込み／穴を開け、および／または、第１の構築層から材料を除去する。

上記の意味での軽量構築要素である代わりに、第１の物体は、構築／工学の任意の他の物体であってもよい。例えば、第１の物体は、例えば第１の物体の近位に面する表面を構成する繊維の構造を含んでもよい。実施形態におけるそのような繊維の構造は、その下のより硬質の構造を被覆する被覆層を形成することができる。

実施形態では、特に、ただし条件Ａおよび／または条件Ｂおよび／または条件Ｅが満たされている場合に限り、コネクタは、近位に向かって連続的に増大する断面（テーパなど）を有する領域を有することができ、当該領域は、回転中に第１の物体に押し込まれる。任意選択的に、そのような領域は、均質な包絡回転面を有する、リブおよび溝の構造を有することができる。

さらなるオプションによれば、ここでもまた、特に、ただし条件Ａおよび／または条件Ｂおよび／または条件Ｅが満たされている場合に限り、コネクタは脆弱化特徴部（例えば周方向内側および／または外側の溝による崩壊ゾーン）を有することができ、回転させるステップは、流動部分の半径方向外向きの流れを強化するために、コネクタが脆弱化特徴部の位置において崩壊するまで実行される。

ここで条件Ｆを参照すると、材料の第１のカテゴリは、圧縮不織繊維などの不織繊維である。この材料は、優れた含浸および低コストを含むその特性に起因して、軽量構造において人気が高まっている。ただし、この種の素材に関して固定することは困難である。本書に記載されている手法は、この材料内での固定に適していることが分かっている。

条件Ｆが満たされている場合に使用されるコネクタは、第１の物体の形状に応じて、比較的平坦であり得る、すなわち、その半径方向の延長（幅）は、液化可能材料を含み、固定のために第１の物体に押し込まれる固定部分の軸方向の延長よりも大きくなり得る。特に、コネクタは、少なくとも１つの周方向隆起によって形成された固定部分を有する円盤状部分を有することができる。

実施形態では、特にコネクタが円盤状部分を有する場合、その遠位表面が第１の物体の材料に対して圧迫され、第１の物体をわずかに圧縮するまで、固定過程を実行することができる。結果、遠位表面は自然な停止面として機能する。

実施形態では、回転の開始前に、コネクタは、軸方向の動きによって第１の物体の材料に押し込まれ得る。結果、局所的に、固定部分（複数可）の位置において、繊維構造が圧縮されて、圧縮部分が生じる。これは、第１の物体の材料と固定部分（複数可）の熱可塑性材料との間の摩擦が強化され、エネルギー吸収を強化すると同時に、回転運動において引っ張られているに過ぎない繊維に対する抵抗も強化されるという点で、固定過程を支援することができる。

回転の開始前にコネクタ固定部分が物体に対して圧迫される実施形態では、これは、コネクタの遠位端面も第１の物体の材料に対して圧迫され、材料をわずかに圧縮する程度まで行うことさえできる。次に、回転が始まると、遠位に突出する固定部分は、第１の物体の材料内に完全に貫入する。

条件Ｆを満足する手法による固定は、固定部分（複数可）が深さについて効果的にコネクタを固定するという点で、単なる表面的な接続とは異なり得る。これは、固定部分が固定過程において定位置に留まり、固定過程の終了後も、第１の物体の材料へと延伸して存在することを意味するが、もっとも無論、液化および再固化に起因して形状は変化する。

本明細書において説明されている手法が魅力的である別の材料群は、発泡材料、特に発泡ポリマーフォームである。この方法は、工程中に適用される条件下で固体のままであるが、熱可塑性材料が貫入した構造を有する発泡材料と、液化し、例えば、コネクタの熱可塑性材料に溶接されるかまたは少なくとも熱可塑性材料と混合されている発泡材料の両方によって使用され得る。本発明の異なる態様による手法に起因して、従来技術とは対照的に、溶接または接着接合に加えて、第１の物体のコネクタ相互貫入構造の熱可塑性材料によって、ポジティブフィット接続も生成される。

コネクタによって引き起こされる第１の物体に対するコネクタの固定は、
第１の物体の、例えばその芯地の、繊維間の空間の、および／または、第１の物体がフォームを含む場合は細孔の流動部分の相互貫入構造であって、流動部分の再固化後にポジティブフィット接続が生じる、相互貫入構造、
第１の物体の材料とコネクタの材料との間の溶接
のうちの１つまたは複数に起因し得る。この場合、（摩擦に起因する）機械的回転エネルギーの吸収はまた、第１の物体の材料の一部を流動可能にする。

この目的のために、特に、第１の物体は、流動部分が固定される領域を有することができ、この領域は、液化可能材料からは構成されず、非液化可能な、貫入可能材料を含む。これに適した貫入可能材料は、少なくとも本発明による方法の条件下では固体である。例えば、この材料は、剛性であり得、実質的に弾性的に柔軟ではなく（エラストマー特性がない）、塑性変形可能でなく、弾性的に圧縮可能ではないか、または、ごくわずかにしか圧縮可能でないものであり得る。それはさらに、液化した材料が流れ込むことができるか、または固定のために押し込まれ得る実際のまたは潜在的な空間を含む。それは、例えば、繊維状もしくは多孔性であるか、または、例えば、適切な機械加工またはコーティングによって製造される貫入可能な表面構造（貫入のための実際の空間）を含む。代替的に、貫入可能材料は、液化熱可塑性材料の静水圧下でそのような空間を発現させることが可能である。これは、貫入可能材料が、周囲条件下にあるときは貫入可能がないか、または、ごくわずかしか貫入可能でない可能性があることを意味する。この特性（潜在的な貫入するための空間があること）は、例えば、機械的抵抗に関する不均質性を意味する。この特性を有する材料の例は、多孔質材料であり、その細孔は、細孔から押し出すことができる材料によって充填されており、これは、構成成分間の界面接着が、貫入する液化材料によって及ぼされる力よりも小さい、軟質材料と硬質材料との複合材料、または不均質材料（木材など）である。したがって、一般に、貫入可能材料は、構造（細孔、空洞などの「空の」空間）または材料組成（変位可能な材料または分離可能な材料）に関して不均質性を含む。

貫入可能材料の領域が、例えば、例として非液化可能材料のコーティングとして、または他の不均質な混合物の一部として、コネクタの材料との溶接を行うことができる熱可塑性液化可能材料を含むことも除外されない。

方法に加えて、本発明は、方法を実行するためのコネクタにも関する。そのようなコネクタは、軸（前に本明細書に記載の方法の実施形態における回転軸に対応する）を有し、熱可塑性材料を含むことができる。それはさらに、ツールが係合するための係合構造、例えば、係合開口部を有する。このような係合構造は、軸を中心とした回転対称とは異なる。

特に、方法を参照して本明細書において説明されているように構成される。これは特に、Ａ、Ｂ、Ｃ、またはＥの１つ以上の条件を満たしていることを意味し、可能性として、方法を参照して本明細書において説明されている特性を有する。

本発明の他の態様によれば、コネクタを第１の物体内に固定する方法が提供され、第１の物体は、第１の構築層、芯地層、および第２の構築層を有する軽量構築要素であり、第１の構築層および第２の構築層は、芯地層よりも薄く、密度が高く（また、芯地層の（平均）硬度が定義されている限り、一般により硬質である）、第１の構築層および第２の構築層は芯地層を挟む。コネクタは、固体状態の熱可塑性材料を含む。本方法は、
コネクタを第１の物体と物理的に接触させるステップと、
コネクタの熱可塑性材料の流動部分が流動可能になり、第１の物体に対して流動するまで、近位回転軸を中心にコネクタを第１の物体に対して回転させ、コネクタによって第１の物体に相対力を及ぼすステップと、
コネクタの回転を停止させるステップであって、結果、流動部分がコネクタを第１の物体に対して固定する、停止させるステップと
を含み、
工程は、相対力を監視することを含み、コネクタの回転を停止させるステップは、押圧力に関する所定の条件が満たされたとき、例えば押圧力が閾値を超えたときに実行される。

加えて、または代替として、工程は、距離制御を使用することを含んでもよく、すなわち、コネクタが所定の位置に到達すると直ちに回転が停止し、結果、コネクタが第２の構築層も貫通することを除外することができる。

第１の物体として第１の構築層および芯地層を有する軽量構築要素を使用することを含む本発明の異なる態様のすべての実施形態において、方法は、
回転および／または相対的な力の作用によって、芯地層に対して第１の構築層の一部を変位させ、および／または、コネクタが第１の物体と物理的に接触している位置（取り付け位置）または当該位置の近傍において相対力が加えられる結果として第１の外側構築層が貫通されるようにするステップと
を含むことができる。

特に、第１の構築層が取り付け位置の周りに平面を画定する場合、方法は、第１の構築層を平面に対して、取り付け位置において遠位方向に向かって変位させるステップを含むことができる。

変位させるステップにおいて、第１の外側構築層の変位される部分は、第１の外側構築層から分離することができる、すなわち、工程における第１の外側構築層は、単に変形されるのとは対照的に、破壊される。しかし、実施形態では、変位される部分は、連続したままであってもよい、すなわち、第１の構築層から分離され、全体として変位されてもよい。これは、第１の外側構築層から分離されて変位されることに加えて、変位される部分も変形する可能性を排除しない。

特に、変位させるステップは、変位された部分を第１の外側構築層から打ち抜く、または取り除くステップを含むことができる。

変位させるステップは、遠位方向に向かって当該部分を変位させるステップを含むことができ、結果、当該部分の遠位において芯地の材料が圧縮される。芯地のそのような圧縮は、追加の固定安定性をもたらす可能性があることが判明している。

特別な実施形態群では、コネクタは、崩壊ゾーンを設けられ、崩壊ゾーンの遠位の一部分が、コネクタの残りの部分（第１のタイプの崩壊ゾーン、遠位崩壊のためのゾーン）に対して変形されること可能である。特に、このような部分は、崩壊ゾーンから外側に曲げられる可能性があり、結果、コネクタはより大きいフットプリントを得る。そのような崩壊ゾーンは、例えば、実施形態では、スリーブ状部分の周りに延在する、スリーブ厚さが減少したゾーンによる実施形態に従って、断面積が低減したゾーンによって形成されてもよい。

実施形態では、コネクタは、ヘッド部分または他の横方向に突出する近位特徴部を備える。このような横方向に突出する特徴部は停止特徴部として機能することができる、すなわち、ヘッド部分の遠位に面する肩部（または他の横方向に突出する近位特徴部）が、第１の構築層、またはコネクタによって第１の物体に結合される第２の物体の近位面と物理的に接触すると直ちに、エネルギー入力を停止することができる。

実施形態では、第１の構築層は、いくらかの多孔性を有してもよく、および／またはコネクタの材料に溶接することが可能な構成成分を有してもよい。そのような実施形態では、ヘッド部分（または他の横方向に突出する近位の特徴部）の遠位に面する端面は、（上記）熱可塑性）材料から作られてもよく、回転ステップの最後の段階中に少なくとも部分的に流動可能にすることができ、結果、ヘッド部分（または他の横方向に突出する近位特徴部）の材料は、第１の構築層の材料に貫入する（かつ／または第１の構築層の材料に溶着する）。任意選択的に、この目的のために、ヘッド部分は、工程中に生じる溶融物を閉じ込めるための小さい遠位凹状特徴部を有することができる。

コネクタがヘッド部分（など）を有しないが、例えば、わずかにテーパ状である場合、第１の構築層の多孔性および／または溶接可能性も固定に寄与し得、結果、コネクタの材料が開口部の口と接触して流動可能になり、当該開口部の口を通じてコネクタは延伸し、そのような流動可能材料は、それぞれ、第１の構築層に相互貫入し、および／または第１の構築層を溶接することができる。

第１の物体に接合される第２の物体は、開口部を有する部分、任意選択的にそのような開口部を有する概して平坦なシート部分を含むことができる。そのようなシート部分は、第１の構築層の近位面に直に相対し、それと物理的に接触することができる。代替的に、薄いシートまたは膜などのさらなる部品が、第１の物体とシート部分との間に配置されてもよい。処理後にコネクタが通って延伸する開口部は、貫通開口部であってもよく、または側面に開いている凹部（スリットなど）であってもよい。

実施形態では、そのような第２の物体を第１の物体に結合することは、以下の方策のうちの少なくとも１つを含むことができる。

開口部の周りの第２の物体は、第１の構築層の平面から外方に近位に向かって突出する区画を有し、コネクタの一部分（例えば、周縁の横方向に突出する特徴部（カラー／ヘッドなど））は、固定過程の終わりに向かって縁部と接触するようになり、結果、コネクタに結合されたエネルギーが、縁部と熱可塑性材料との間に発生する摩擦熱に起因して熱可塑性材料の一部を流動可能にし、流動可能材料は、縁部の周りを流れて、熱可塑性材料に縁部を少なくとも部分的に埋め込む。結果、追加の接続、ならびに、縁部およびコネクタの形状に応じて、シーリングも達成される。

第２の物体は、第１の構築層と接触するところに熱可塑性材料を有し、この熱可塑性材料の少なくとも一部は第１の構築層に対して流動し、結果、第１の構築層の表面の構造が相互貫入され、および／または、第１の構築層の材料との溶接が形成され、結果、追加の接続および場合によってはシーリングも達成される。

コネクタの横方向に突出した特徴部と第２の物体の近位面との間、および／または第２の物体と第１の構築層との間、および接着剤が配置される。このような接着剤は、硬化性接着剤であってよい。機械的エネルギーの影響に起因して、最初に粘度が低下し得、結果、接着剤が第１の物体、第２の物体、および／またはコネクタの構造に流れ込み得る。加えて、または代替として、機械的エネルギーは硬化過程を加速させることができる。硬化性接着剤に加えて、またはその代わりとして、熱可塑性接着剤（ホットメルト接着剤）も使用されてもよい。

コネクタの流動可能な固化した材料は、例えば、第２の物体内の開口部が回転対称ではなく、結果、回転運動に対してポジティブフィットが生成されるという点において、第２の物体とのポジティブフィット接続を引き起こす。

記載されている種類のヘッド部分を有する代わりに、コネクタは、コネクタの近位面が第１の構築層の近位面と同一平面上になるまで、または、コネクタの近位面の少なくとも一部分が第１の構築層の近位面と同一平面上になるまで挿入されるように成形されてもよい。

実施形態では、コネクタは、半径方向外側に向かって突出し、第１の構築層に対してコネクタをシールするように、残りの第１の構築層の縁部に対して圧迫されるように成形された近位カラー状突起を有することができる。

特に、締結具受け入れ部分（例えば、近位に向かって開いているねじ穴を含んでもよい）などのコネクタの機能部分が、固定過程の後、それが第１の構築層の近位面の遠位にある、すなわち、第１の物体の「中」にあるように配置することができる。

すべての実施形態において、方法は、エネルギー伝達を停止させるステップの後、しばらくの間押圧力を維持する追加のステップを含むことができる。これは、少なくとも、流動部分が、コネクタの寸法および第１の物体の熱伝導特性に依存するその流動能力を失うまで行われ得、この時間は、場合によって、典型的には数秒以内であり得る。

一般に、コネクタは、第１の物体に第２の物体を接続するための古典的なコネクタであってよい。この目的のために、コネクタは、上述のように、例えば、コネクタが通して到達する開口部を有する第２の物体が第１の物体とヘッド部分との間に締結されるように、遠位に面する肩部を画定するヘッド部分を備えることができる。代替的に、コネクタは、雌ねじまたは雄ねじなどの接続構造、バヨネット結合構造、クリックイン接続を可能にする構造、または任意の他の適切な接続構造を備えてもよい。これらの場合、接続構造は、任意選択的に、コネクタの、熱可塑性材料ではない部分の一部として形成されてもよい。

そのような古典的なコネクタであることに加えて、またはその代替として、コネクタは、それ自体が専用の機能を有する第２の物体の一体部分であってもよい。例えば、コネクタは、そのような第２の物体の表面から突出する接続ペグであってもよい。コネクタはまた、例えば、センサもしくはアクチュエータもしくは光源および／または他の要素など、比較的小さいさらなる物体を第１の物体に接続してもよく、これらのさらなる物体は、コネクタの本体に統合されてもよい。

特に一群の実施形態では、コネクタは、固定構造に加えて、機能的構造を含むことができる。

熱可塑性材料の流動部分は、工程中に、機械的エネルギーの影響に起因して、液化して流動させられる熱可塑性材料の部分である。流動部分は、一体片である必要はなく、例えば、コネクタの遠位端およびより近位の場所にある、互いに分離した部分を含んでもよい。

押圧力に対して対抗力を加えるために、第１の物体は支持体に対して配置されてもよい。

本明細書において、表現「流動化させることが可能な熱可塑性材料」または略して「液化可能熱可塑性材料」または「液化可能材料」または「熱可塑性物質」は、少なくとも１つの熱可塑性成分を含む材料を記述するために用いられる。この材料は、加熱されたとき、特に摩擦によって加熱されたとき、すなわち、互いに接触している１対の表面の一方に配置され、互いに対して動かされるときに液体（流動可能）になる。状況によっては、例えば、コネクタが相当の負荷を担持しなければならない場合、材料が０．５ＧＰａを超える弾性係数を有することが有利であり得る。他の実施形態では、弾性係数はこの値を下回ってもよい。

熱可塑性材料は自動車および航空業界ではよく知られている。本発明による方法の目的のために、特にこれらの産業における適用のために知られている熱可塑性材料を使用することができる。

本発明による方法に適した熱可塑性材料は、室温（または方法が実行される温度）において固体である。材料は好ましくは、例えば融解によって、臨界温度範囲を超える温度で固体から液体にまたは流動可能に変換し、例えば結晶化によって再び臨界温度範囲未満に冷却すると固体材料に再変換するポリマー相（特にＣ、Ｐ、ＳまたはＳｉ鎖系）を含み、結果、固相の粘度は液相の粘度よりも数桁高い（少なくとも３桁）。熱可塑性材料は一般に、共有結合的に架橋されていないか、または融解温度範囲以上に加熱されると架橋接合が可逆的に開くように架橋されているポリマー成分を含む。ポリマー材料は充填剤、例えば熱可塑性を有しないか、または基本ポリマーの融解温度範囲よりも相当に高い融解温度範囲を含む熱可塑性特性を有する材料の繊維または粒子をさらに含むことができる。

熱可塑性材料の特定の実施形態は、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）もしくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリアミド、例えばポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６、もしくはポリアミド６６、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオキシメチレン、もしくはポリカーボネートウレタン、ポリカーボネートもしくはポリエステルカーボネート、もしくはまたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルエステル−スチロール−アクリルニトリル（ＡＳＡ）、スチレン−アクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリスチレン、またはこれらのコポリマーもしくは混合物である。

熱可塑性ポリマーに加えて、熱可塑性材料はまた、例えばガラス繊維および／または炭素繊維などの強化繊維など、適切な充填剤を含んでもよい。繊維は短繊維であってもよい。長繊維または連続繊維は、特に工程中に液化しない第１の物体および／または第２の物体の部分に使用することができる。

繊維材料（存在する場合）は、繊維強化のために知られている任意の材料、特にカーボン、ガラス、ケブラー、セラミック、例えばムライト、炭化ケイ素または窒化ケイ素、高強度ポリエチレン（Ｄｙｎｅｅｍａ）などであってもよい。

繊維の形状を有しない他の充填剤、例えば粉末粒子もまた可能である。
本明細書において、用語「近位」および「遠位」は、方向および位置を指すために使用され、すなわち、「近位」は、そこから操作者または機械が動作する接合の側であり、一方、遠位はその反対側である。本明細書における近位側のコネクタの広がりは「ヘッド部分」と呼ばれ、一方、遠位側の広がりは「足部」になる。

本明細書において、一般に、層の「下」という用語は、近位側が工程中にアクセスされる層の側であると定義される場合、この層の遠位の空間を示すことを意味する。したがって、「下」という用語は、製造工程中の地球重力場における向きを指すことを意味するものではない。

本発明は、方法に加えて、方法を実行するように構成された機械にも関する。そのような機械は、結合構造を有するツール、ツールを回転させるように構成された回転運動源、および、例えばツールを前方に押すことによって相対力を加えるための相対力機構を備える。機械は、本明細書において説明され、特許請求されているように相対力を制御することを含めて、特許請求され、本明細書において説明される方法を実行するように構成およびプログラムされる。

複数の異なる方法ステップのうちの１つの間の第１の構成を通る断面図である。 複数の異なる方法ステップのうちの１つの間の第１の構成を通る断面図である。 複数の異なる方法ステップのうちの１つの間の第１の構成を通る断面図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 代替的なコネクタまたはその詳細を示す図である。 他の構成を示す図である。 またさらなるコネクタを示す図である。 さらなる構成を示す図である。 さらなる構成を示す図である。 さらなる構成を示す図である。 工程図である。 またさらなる構成を示す図である。 第１の物体が繊維の構造である構成を示す図である。 ２つの異なる段階のうちの１つの間の、第１の物体が発泡材料である構成を示す図である。 ２つの異なる段階のうちの１つの間の、第１の物体が発泡材料である構成を示す図である。 コネクタの２つの実施形態のうちの１つの図である。 コネクタの２つの実施形態のうちの１つの図である。 またさらなるコネクタを通る部分断面図である。

以下、本発明および実施形態を実施するための方法について図面を参照しながら説明する。図面は概略図である。図面において、同じ参照番号は同じまたは類似の要素を指す。

好ましい実施形態の説明
図１の構成は、第１の構築層１１、第２の構築層１２、および構築層間の芯地１３を有するサンドイッチボードである第１の物体１を含む。第１の構築層および第２の構築層は、連続ガラスまたは連続炭素繊維強化樹脂などの繊維複合材を含んでもよい。芯地は、任意の適切な軽量材料、例えば、ハニカム構造の厚紙、プラスチック材料または複合材料であってもよい。

よく見られる芯地構造は、構築層の間の構築層平面にほぼ垂直に延伸するハニカム構造を形成する壁を有するハニカム構造である。例えば、芯地層が、ポリウレタン（ＰＵ）と強化繊維との混合物などのポリマーベースの材料によって被覆されているハニカムの紙を含む、軽量構築要素。

芯地は、構築層への境界面にバリアフォイルおよび／またはウェブおよび／または接着剤層を含むことができる。特に、追加の接着剤が構築層１１，１２を芯地１３に接着することができる。一例では、ポリウレタンベース上のわずかに発泡する接着剤が使用される。接着剤の可能な細孔は、本発明の様々な実施形態における固定に寄与し得る。描写されている向きにおいて本明細書の上面である面は、近位に面している面として示されている。コネクタ３は、近位側から第１の物体１に接合される。

コネクタ３は、少なくともその遠位端上に熱可塑性材料を含む。コネクタ３は、例えば、熱可塑性材料からなっていてもよい。図１の実施形態および以下に記載される他の実施形態におけるコネクタは、ヘッド部分と、遠位に突出するシャフト部分３２とを有する。シャフト部分は、例えば、周囲の隆起によって形成される遠位縁部３３において終端する。

コネクタ３は、回転ツール６が係合するための近位に面する係合開口部３６を備える。係合開口部は、回転ツール６が角モーメントをコネクタに伝達して、近位から遠位への方向と平行に延伸することができる回転軸２０を中心として、コネクタ３を回転させることができるような、非円形の断面（例えば、長方形または六角形の断面）を有する止まり開口部である。一般に、係合開口部の任意の非円形断面および回転ツール、またはより一般的には任意の回転対称でない係合構造の対応する外側断面が可能であり、また、回転ツールとコネクタとの間の圧入接続を使用して、コネクタを回転させることができる。

コネクタを第１の物体内に固定するために、コネクタが第１の物体に対して圧迫され、回転させられる。コネクタ３を第１の物体１と接触させる前に、任意選択的に、第１の物体（図１には示さず）内にパイロット穴が作られてもよい。

押圧力と回転との併用により、コネクタは第１の物体１内へと駆動される。コネクタによって形成される遠位縁部３３の影響に起因して、初期段階において、第１の構築層１１の円形部分が主要部分から分離され、かつ／または、回転および押圧力の衝撃によって分解され、結果、コネクタが第１の物体１に貫入し始めることができる。

続いて（また場合によってある程度、第１の構築層１１に貫入する間にも）、特に回転コネクタと第１の物体との間の摩擦に起因して吸収されるエネルギーが、コネクタの材料の流動部分８を流動可能にする（図２）。押圧力、および場合によってはまたある程度まで遠心力により、流動部分が変位させられる。第１の物体の材料に応じて、第１の物体の材料も任意選択的に流動性にすることができ、いくつかの実施形態では、第１の物体およびコネクタの材料の共通の溶融物を生成することができ、当該共通の溶融物は再固化後に溶接をもたらす。図２では、第１の構築層の分離された部分の断片１６が、単に変位しているが溶融していないものとして示されている。他の実施形態では、この部分は、最終的に部分的に溶融され、流動部分と混合され得る。

図３は、再固化した流動部分８および第１の物体の相互貫入構造によって第１の物体に固定されたコネクタを示しており、これにより、固定が行われ、この固定は、少なくとも部分的に、再固化した流動部分と第１の物体の構造との間のポジティブフィット接続に起因する。

図１〜図３の実施形態では、コネクタは、例えば金属板である第２の物体２を、最終的な状態（図３）において第２の物体２を第１の物体の近位面に対して締結するヘッド部分３１によって第１の物体に固定するために使用される。ただし、これは、この実施形態および本発明の任意の他の実施形態に関係するが、第２の物体を締結する締結具（ねじ、ピンなど）のための係合構造をコネクタに設けること、直接的に第２の物体のための係合構造（クリップ接続、ねじなどのための構造など）をコネクタに設けること、第２の物体をコネクタに統合することなどを含む、第１の物体１に第２の物体を固定する他の手法が使用されてもよい。

本発明の一態様によれば、コネクタは、固定過程中に第１の物体と接触する（特に遠位に面する）接触面を有し、この接触面は、コネクタが、第１の物体の本質的に平坦な表面に接触したときに複数の接点を画定する。より具体的には、図１の接触面は、縁部３３において終端する周方向の遠位に面する隆起を含む。図１の実施形態における縁部は、シャフト部分３２に対する周縁であり、結果、これは、言及されている円形部分の分離に寄与し、第１の構築層１１の開口部を効果的に打ち抜き、その後、開口部内へとシャフトが前進する（図２）。

図４は、代替のコネクタを示しており、遠位端は、鋸歯構造３４を有する遠位端において終端するチューブ部分３７を形成する。これにより、第１の構築層の円形部分の分離が、鋸引きのように行われる。遠位鋸歯構造、および打ち抜き効果を有する他の遠位構造は、第１の構築層１１への貫入に寄与するだけでなく、コネクタ３を下のより密度の低い層（図示された例では芯地１３）へとさらに前進させることにも影響することができる。

図４に示されるコネクタ３は、任意の実施形態に対して任意選択的であり、必ずしも鋸歯構造と組み合わされる必要はない、さらなる特徴部を有する。すなわち、コネクタは、チューブ部分および／またはシャフト部分の直径から（すなわち、本質的に円筒形または場合によって（他の実施形態では）わずかに円錐形の外面から）半径方向に突出する、軸方向に延伸するリブのカラー３５を有する。カラー３５は、ヘッド部分３１のすぐ遠位にあり、固定過程の終わりに向かってコネクタを導入することによって、開口部の周りで第１の構築層１１のリムと接触する。結果、比較的硬質の第１の構築層とコネクタとの間に追加の摩擦が発生し、コネクタの熱可塑性材料がこの近位位置においても流動させられ、結果、第１の構築層との追加の接続および／またはシーリングが発生する。

軸方向に延伸するリブの代わりに、他のそのような近位の半径方向に突出する特徴部、例えば、少なくとも１つの周方向リブ、階段状特徴部、例えば、チェス盤のようなパターンを形成する突起の配列などが、ヘッド部分の遠位に存在してもよい。

図５は、遠位チューブ部分３７およびその近位側のシャフト部分を有するコネクタの他の実施形態を示している。図１の実施形態に対するさらなる差異は（より顕著なチューブ部分とは別に）、ヘッド部分の形状である。すなわち、ヘッド部分３１は円錐形であり、結果、例えば、図１〜図３に示される種類の第２の物体２の開口部に押し込まれ、結果、第２の物体と密封係合することができる。

図６は、軸２０に対してほぼ中央の位置に形成された切断特徴部３４を有する、ほぼ平坦な遠位端を有するコネクタ３の変形形態を示す。コネクタが第１の構築層と接触して回転運動に設定されると、切断特徴部が第１の構築層の材料に作用し、第１の構築層は、後続の工程中に、コネクタがさらに貫入するときに、フライス加工のようにゆっくりと消費される。これは、シャフト部分２１の周縁に沿った粗さ（以下を参照）または他の構造によって支援され得る。

実施形態では、そのような切断特徴部は、有効性を高めるために半径方向および／または遠位にわずかに突出し得る。また、代替として、条件Ｃに従って、非液化可能材料の要素によって、例えば、セラミックまたは金属の小板を切断することにより、切断特徴部が形成されてもよく、これは、工程中に、図８を参照して以下に説明するように後退し得る。

図７の実施形態は、「ハイブリッド」コネクタ、すなわち、熱可塑性液化可能材料のみで構成されず、異なる材料からなる一部分を含むコネクタの例である。これは特に、遠位の分離および／または材料除去構造を形成する非液化可能材料（すなわち、図示の実施形態では金属材料）の一部を含むコネクタの例である。

より具体的には、図７のコネクタ３は、熱可塑性材料の本質的に円筒形の本体３０である熱可塑性部品を含み、本体３０から遠位に突出する遠位切断縁部４１および近位バルジ４２を有する金属スリーブ４０である金属部品を含む。回転中にコネクタが第１の物体１に対して圧迫されると、バルジ４２は本体３０に対して金属スリーブ４０を機械的に安定させるのを助け、結果、第１の構築層の円形部分が切り出され、第１の物体１に押し込まれるまで、第１の物体に押圧力を及ぼすことができる。この間、いくらかの熱が金属スリーブ４０によって吸収される。本体３０の遠位端が第１の物体と接触するとすぐに、追加の熱が本体３０と第１の物体との間の界面において吸収され、結果、図１〜図３を参照して説明した固定過程が行われ得る。発生した熱に起因して、スリーブの近位にある熱可塑性材料（図７の参照番号３９）が軟化することができ、結果、スリーブが本体３０に対して圧迫され得、結果、いくらかの時間の後、特にコネクタ３の遠位端が（もしあれば）第２の構築層１２に到達すると、スリーブは本体３０内に完全に引き込まれ、縁部４１はもはや切断効果を一切有しない。

図７を参照して示される原理は、コネクタ本体３０の形状に依存せず、円錐体および／またはヘッド部分を有する形状を含む他の形状にも同様に関係する。

図８は、図７の原理を実装する他の実施形態を示す。この実施形態では、熱可塑性部品（本体）３０は外側スリーブを形成し、金属部品４０は、遠位縁部４１において終端する内側スリーブを形成する。内側スリーブ４０の複数の外向き突出部４３または単一の、例えば周方向外向き突出部は、熱可塑性本体３０の対応する窪みに係合する。外側突出部（複数可）４３は、図８に示されるように、図７を参照して説明したように金属部品が十分に熱せられた後に切断縁部を引き込む後退運動に対する抵抗を低減するために、近位に向かって傾斜したランプ状の形状を有し得る。

図８では、外側スリーブと内側スリーブの配置は逆になり得る。このとき、任意選択的に、内側スリーブの代わりに熱可塑性本体を内部ボルトにすることができる。非液化可能部分が外側スリーブである実施形態は、本体の熱可塑性材料を流動可能にするために特に有利である可能性があり、第１の構築層と熱可塑性材料との間の接触は不要であり、例えば望ましくなく、熱吸収およびそれらを流動可能にすることは、主に、一方における芯地層および／または第２の構築層（存在する場合）と、他方におけるコネクタの本体との間の境界面において行われる。

図９は、ハイブリッドコネクタのさらに別の実施形態を示している。金属部品４０は、近位ヘッドおよび係合開口部３６を形成し、一方で遠位端に到達しない金属部品シャフト部分４２を有する。しかしながら、特に剪断力に対する強い安定性のために、金属部品は遠位に向かって相当外方に到達し、例えば、金属部品は、少なくともコネクタの中間面２００（軸２０に垂直）を通って延伸することができる。

図９のコネクタは、丸い遠位端を有するように示されているが、点線で示されるように、図１と同様に、遠位の半径方向外側隆起を有する形状を含む他の形状を有することもできる。

図９の実施形態の変形例では、金属部品は、コネクタの全長にわたって延伸し、遠位において、先端またはブレードにおいて終端することができ、結果、高強度の第１の構築層に貫入／貫通／切り通すことができる。この変形形態では、金属部品によって第１の構築層に生成される空孔はコネクタの直径よりも小さく、主に、第１の構築層を、完全に除去せずに脆弱化させる役割を果たし、結果、第１の構築層の下で流動性熱可塑性材料が流れ、固定構造への統合をさらに改善することができる。

図１０および図１１は、２つの異なる形状のコネクタの遠位端を示している。遠位端面は、粗化部分３８を有し、結果、コネクタは、研磨するように、第１の構築層に衝突する。

さらに特には、そのような粗化部分の粗さ（Ｒ_ａ、算術平均粗さ）は、少なくとも１０μｍ、または少なくとも２０μｍ、またはさらには少なくとも５０μｍである。

図１２は、本発明の他の態様を示している。すなわち、この態様によれば、工程中のコネクタは、回転運動を受けるだけでなく、回転中に回転軸自体が動き、特に、その向きを維持しながら平行軌道軸を中心に回転する（軌道運動）。結果、固定効果を高めることができる。

図１３は、またさらなる態様を示している。コネクタは、第１の構築層を通じてではなく、正面側から、軽量構築要素である第１の物体１に固定される。シャフト部分３２（またはチューブ部分など）の直径は、芯地１３の厚さよりもわずかに大きいが、軽量構築要素全体の厚さよりも小さくなるように選択することができ、結果、第１の構築層１１および第２の構築層１２ならびに芯地のすべてに関する良好な固定を得ることができる。

図１４は、またさらなる態様を示している。この態様によれば、コネクタ３は可変の半径方向幅を有する。図示の実施形態において、コネクタは、それぞれ近位側および遠位側に交互に配置された、周方向に延伸するブリッジによって接続される軸方向バーの本体によって形成される。結果、コネクタ全体の半径は、バー／ブリッジおよびそれらの接続部の弾性（および／または塑性）変形によって変化させることができる。

図１４は、第１の物体１の予め作られた空孔に挿入することができる圧縮構成のコネクタ３を示し、この予め作られた空孔は、少なくとも第１の構築層１１を貫通する。次に、図１５に示すように、コネクタを弾性的に圧縮する力が解放されると、および／または、遠心力に起因して（最初にそのような半径方向の圧縮力が存在しなかった場合も）、コネクタの半径方向の延伸が大きくなり、結果、特に１５に示すように、コネクタが第１の構築層１１の遠位まで延伸し、第１の物体の熱可塑性材料相互貫入構造および／または溶接による固定に加えて、止まりリベット効果によって安定化される場合、追加の固定効果が達成される。

図１６は、遠位本体部分１３１と、予め作られた空孔を通して導入するために半径方向内側に変形し、図１６に示すように、それらが第１の構築層の遠位に来た後、半径方向外側に反動する複数の弾性変形可能舌部１３２とを有するコネクタ３を有する実施形態を示す。固定のために、回転および引張力がコネクタに結合され、結果、コネクタの熱可塑性材料は、その遠位に面する表面に沿って、第１の構築層１１と接触して液化される。引張力をコネクタに結合するために、本体部分１３１は、係合開口部１３６に加えて、引張力をコネクタに結合することを可能にする構造、例えばスナップイン構造１３６も含み得る。

図１７は、押圧力を及ぼすことを含む実施形態（したがって、図１６の実施形態以外の実施形態）の工程制御の例を示す。装置６０は、回転ツール６を回転させ、押圧力を及ぼすように構成される。この装置は、押圧力測定デバイス６１を含む電子制御装置を含む。

図１８は、押圧力制御工程の、時間の関数としての押圧力７１および回転７２を示す。押圧力７１は、第１の構築層が貫入され、かつ／または回転コネクタ３によって除去されるまで、初期段階中に上昇するように構成され得る。次に、芯地層内の抵抗が低いことに起因して、押圧力が戻る。コネクタの遠位端が第２の構築層またはその近くのより高密度の構造に到達するとすぐに、（上記の実施形態で説明したように）遠位端の研磨および／または切断構造がその間に消費または後退することによって、コネクタを前進させるのに必要な力が再び上昇する。閾値ｐ_ｔに達するとすぐに、回転が停止するが、その後、熱可塑性材料が再固化するまでしばらくの間、押圧力が維持される。

図１９は、両方とも、例えばサンドイッチボードなど、軽量構築要素である第１の物体に適用される２つのさらなる原理を組み合わせて示している。ただし、これらの２つの原理は独立して適用することができる、すなわち、第２の原理を用いず、第１の原理を用いて方法を実行することが可能であり、第１の原理を用いず、第２の原理を用いて方法を実行することも可能であり、加えて、組み合わせもオプションである。

第１の原理は、コネクタ３を使用して、第１の構築層１１の一部（断片１６）を打ち抜くことである。この目的のために、コネクタは、チューブ部分３７によって形成される図示の実施形態では、周方向遠位縁部３３を有する。第１の構築層１１の一部分を打ち抜くことが可能な、そのような周方向遠位縁部３３はまた、図１および図５の上記の実施形態の特性でもある。

遠位縁部３３による打ち抜きステップは、回転運動の開始前、開始中、またはその後に実行することができる。

第２の原理は、コネクタ３が、第１の物体の材料にその近位端面から貫入するように配置された、遠位に面する接続突起８２を有する近位接続部分８１を有することである。特に、接続部分は、内側部分（図１９ではその内側部分はチューブ部分であるが、内側部分はまた、他の形状を有してもよい）の周りに、熱可塑性材料の遠位側に面する、例えば周方向の接続突起を有する、例えば、近位フランジなどの、フランジを形成することができる。接続突起は、遠位方向で縁部において終端する周方向隆起を形成することができる。接続突起は、軸２０の周りに途切れることなく、または例えばまた断続的に延伸することができる。

次に、固定過程は、内側部分の材料部分を流動可能にし、第２の構築層１２に対して流動させ、例えば、第２の構築層の構造および／または第２の構築層に直に隣接する構造に貫入させ、例えば、同時に、接続部分８１の他の材料部分を流動可能にし、近位から第１の構築層１１の構造に押し込むステップを含むことができる。より一般的には、この方法は、コネクタの内側部分を第１の構築層１１の遠位に固定するステップと、回転しながら第１の構築層の近位に面する表面に対して圧迫することによって、半径方向外側接続部分を固定するステップを含むことができる。

図２０は、例えば不織布などの繊維１０１の構造である第１の物体１内にコネクタ３を固定する原理を示す。特に、繊維は、熱可塑性材料が流動する温度において流動性にならない特性を有することができ、すなわち、本明細書で使用されている定義による非液化可能材料である。

繊維の構造に対して固定されるために使用されるコネクタ３は、材料に適合されるという点で前の実施形態とは異なる。より具体的には、繊維の構造の近位に面する表面から固定される場合、コネクタは、例えばサンドイッチボードと比較して、貫入することが可能な深さが浅くなる。これは、物体（コネクタ）が繊維に対して圧迫される場合に、これによって、構造の圧縮によって局所的に増加する密度に起因して、機械的抵抗が高まるためである。したがって、繊維の構造に貫入する構造の幅ｗは多くの場合、その深さｄより実質的に大きい。

実施形態では、コネクタは、回転軸２０の周りに延伸する少なくとも１つの周方向隆起９１，９２を含み、隆起９１，９２は、コネクタの固定部分を形成する。

以下のオプションが存在する。
回転の開始前に、コネクタは、軸方向の動きによって第１の物体１の材料に押し込まれ得る。結果、局所的に、固定部分（複数可）の位置において、繊維構造が圧縮されて、図２０に概略的に示す圧縮部分１０２が生じる。これは、第１の物体１の材料と固定部分（複数可）の熱可塑性材料との間の摩擦が強化され、エネルギー吸収を強化すると同時に、回転運動において引っ張られているに過ぎない繊維に対する抵抗も強化されるという点で、固定過程を支援することができることが分かっている。

加えて、または代替として、深さｄおよび工程パラメータは、工程後、固定されたコネクタ３が依然として別個の固定部分（複数可）９１，９２を有するように選択される。すなわち、固定部分（複数可）の材料は、工程によって完全に塗りつけられないが、固定部分によるコネクタの深さ方向の固定がもたらされる。

加えて、またはさらに別の代替形態として、工程は、本体９０の遠位に面する表面部分９４が第１の物体１の近位に面する表面に当接するまで実行される。

図２１は、コネクタが、回転によって、例えば発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）または発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）などの圧縮性発泡体の物体である第１の物体内に固定される、さらなる実施形態を示す。図示の実施形態では、第１の物体１は、閉じた細孔１０５を有する発泡体であり、この方法は、開放多孔性圧縮可能発泡体にも適用可能である。

特に、発泡体は、本発明の定義による液化可能でない材料のものであってもよく、すなわち、発泡体が熱可塑性材料からなる場合、その液化温度は、コネクタ熱可塑性材料の液化温度より実質的に高い。

代替的に、発泡材料は、液化可能であってもよく、例えば、必ずしも必要ではないが、コネクタの熱可塑性材料に溶接することが可能である。結果、固定をもたらすポジティブフィットの効果を、材料接合（すなわち、溶接）によって補完することができる。

コネクタ３は、任意選択的に、上記の条件Ａによる遠位構造を有してもよい。図２１は、浅い周方向突起１１１を形成するコネクタの遠位端を示す。

また、発泡材料内に固定するために、回転の開始前の軸方向の動きによって、コネクタを任意選択的に第１の物体の材料（発泡材料）に押し込むことができる。このような圧縮の効果は、上記の例と同様に、機械的安定性の向上を伴う摩擦の増加である。

図２２は、固定過程後の構成を示す。流動部分８は、例えば、工程において開かれた細孔および／またはすでに開いている細孔および／または他の構造に貫入することによって、第１の物体の構造に相互貫入する。流動部分とこれらの構造とが絡み合った構成が生じる。

図２２はまた、コネクタ３の遠位側の圧縮ゾーン１０６をも示している。この圧縮ゾーンは、コネクタが第１の物体の材料に押し込まれることにより回転運動が始まる前に生じ得、および／または押圧力および回転運動の連合作用により生じ得る。圧縮ゾーン１０６は、再固化した流動部分によって、および／またはコネクタが全体として固定されることによって、機械的に安定化される。

図２３は、コネクタ３のさらなる実施形態を示す。コネクタは、硬質の第１の構築層または第１の物体の他の剛性構造を打ち抜くことが可能な遠位縁部３３を備えることによって、図１、図５、および図１９を参照して説明した原理に基づく。

遠位縁部およびその近位側のチューブ部分３７を有するそのような構造はまた、あまりに高い圧縮を受けることなく、比較的高密度の材料内に比較的深く固定されるのに適している。

図２３の実施形態のさらなる特徴部は、それが、例えば図６の実施形態と同様に、近位に向かって連続的に増大する断面（軸２０に垂直）を有する領域を含み、結果、回転されている間にコネクタが第１の物体に押し込まれるとき、周縁に沿った連続的な押圧力および摩擦が存在し、この特徴部により、全体的な液化効率が向上する。

しかしながら、図６の実施形態とは対照的に、連続的に増大する断面の領域は、互いに軸方向に延伸する溝１２２によって間欠性のリブ１２１の構造を有する。リブは、軸２０を中心として回転対称な均質なテーパ状の包絡回転面（回転面）を画定する。ただし、溝はリブの間にあるため、図６のように均質な表面を有する大部分の断面に比べて、材料を流動可能にするために必要なエネルギー入力は減少する。したがって、断面が大きいコネクタに比べて工程が速くなる。

図２４の実施形態は、同じ原理に基づいている。しかしながら、チューブ部分３７は、延長された長さ（軸方向寸法）を有し、結果、図２４の実施形態は、比較的厚い芯地層を有するサンドイッチボードなどの、密度が限られている比較的厚い物体に固定されるのに特に適している。

図２５は、リブを有するまたは有しないテーパ状領域に加えて、またはその代わりとして存在し得るさらなるオプションの原理を示す。すなわち、コネクタ３は、例えば第１の構築層のすぐ遠位における、液化熱可塑性材料の崩壊および横方向拡張の効果を補助する内溝１４２などの内側または外側の脆弱化特徴部を備えることができる。特に、遠心力はそのような横方向の拡張に寄与し、内溝１４２の隣の局所的に脆弱化したゾーンまたは他の局所的な脆弱化特徴部は、この中でプラスチックヒンジとしての役割を果たすことができる。

Claims (23)

1. コネクタを第１の物体に固定する方法であって、前記コネクタは、固体状態の熱可塑性材料を含み、前記方法は、
   前記コネクタを前記第１の物体と物理的に接触させるステップと、
   前記コネクタの熱可塑性材料の流動部分が流動可能になり、前記第１の物体に対して流動するまで、近位回転軸を中心に前記コネクタを前記第１の物体に対して回転させ、前記コネクタによって前記第１の物体に相対力を及ぼすステップと、
   前記コネクタの回転を停止させるステップであって、結果、前記流動部分が前記コネクタを前記第１の物体に対して固定する、停止させるステップと
   を含み、以下の条件、すなわち、
   Ａ．前記コネクタの最遠位端が前記近位回転軸上の接点とは異なるように、前記コネクタが成形されること、
   Ｂ．前記コネクタの一部分が、巨視的な表面粗さを有すること、
   Ｃ．前記コネクタが、前記熱可塑性材料とは異なる第２の材料の一部分を含み、前記第２の材料が固体であり、流動性にならず、前記部分が、前記遠位端まで延伸するか、または前記軸に垂直な中央平面を通って延伸する、または両方で延伸すること、
   Ｄ．前記回転ステップ中、前記コネクタが軌道運動を受けること、
   Ｅ．前記コネクタが、内側部分と、遠位に面する接続突起を有する近位接続部分とを有し、前記回転ステップ中、前記接続突起が、前記第１の物体の近位に面する端面に対して圧迫され、前記内側部分の表面部分が、前記近位に面する端面の遠位方向において第１の物体構造に対して圧迫されること、
   Ｆ．前記第１の物体が、繊維または発泡材料の構造を含み、前記流動部分が、それぞれ、前記繊維の構造または前記発泡材料の細孔に流されること
   のうちの少なくとも１つが満たされる、方法。
2. 前記相対力が押圧力である、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも、前記第１の物体の、前記流動部分が流れる領域は、非液化可能材料を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも条件Ａが満たされ、前記最遠位端が、
   円形接触線、
   鋸歯構造、
   円周とは別様に延伸する縁部、
   研磨領域、
   中空スリーブ状遠位端、
   前記第２の材料の切断／打ち抜き構造
   のうちの１つを形成する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
5. 少なくとも条件Ａが満たされ、前記方法は、前記コネクタを回転させる前に、および／または、前記コネクタが回転されている間の初期回転段階において、前記第１の物体の最外層の一部分を打ち抜くステップを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
6. 少なくとも条件Ｂが満たされ、前記遠位端面部分の算術平均表面粗さが少なくとも２０μｍである、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
7. 少なくとも条件Ｂが満たされ、前記コネクタの少なくとも遠位端面部分が巨視的な表面粗さを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
8. 少なくとも条件Ｃが満たされ、前記非液化可能材料が遠位切断／打ち抜きおよび／または材料除去特徴部を形成する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記相対力を及ぼすステップ中に、前記非液化可能材料の本体を、前記熱可塑性材料に対して後退させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の物体は、第１の構築層および芯地層を有する軽量構築要素であり、前記第１の構築層は、前記芯地層よりも薄く、密度が高い、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第１の物体は、第２の構築層をさらに含み、前記第２の構築層は、前記芯地層よりも薄く、密度が高い、請求項１０に記載の方法。
12. 前記回転および／または前記相対力の作用により、前記第１の構築層の一部分を前記芯地層に対して変位させるステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記相対力を加えて前記第１の構築層の一部分を変位させるステップは、前記部分を遠位方向に変位させるステップであって、結果、前記部分の遠位側の前記芯地の材料が圧縮される、変位させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の押圧力の効果によって、前記部分を打ち抜くステップを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記コネクタが前記第１の物体と物理的に接触している位置または前記位置の近傍において、前記相対力が加えられる結果として、前記第１の外側構築層が貫通される、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 少なくとも条件Ｅが満たされ、前記接続部分が前記内側部分から半径方向外向きに延伸する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記接続部分は、前記内側部分から半径方向外向きに延伸するフランジであり、前記固定部分は、前記フランジから遠位方向に延伸する周方向隆起である、請求項１６に記載の方法。
18. 少なくとも条件Ｆが満たされ、前記第１の物体の前記材料が不織繊維材料である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
19. 少なくとも条件Ｆが満たされ、前記回転の開始前に前記コネクタが前記第１の物体内に押し込まれる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記コネクタが、近位に向かって連続的に増大する断面を有する領域であり、前記回転させるステップ中、前記領域が前記第１の物体に押し込まれる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記領域は、リブおよび溝の構造を有する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記コネクタが脆弱化特徴部を有し、前記回転させるステップが、前記流動部分の半径方向外側に向かう流れを強化するために、前記コネクタが前記脆弱化特徴部の位置において崩壊するまで実行される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
23. 先行する請求項のいずれか１項に記載の方法において使用可能なコネクタであって、前記コネクタは、軸を有し、固体状態の熱可塑性材料を含み、前記コネクタは、回転対称ではなく、前記コネクタを前記軸を中心とした回転に設定するために、回転ツールと協働するために装備される近位係合構造を備え、以下の条件、
    Ａ．前記コネクタが、前記コネクタの最遠位端が前記近位回転軸上の接点とは異なるように成形されること、
    Ｂ．前記コネクタが巨視的な表面粗さを有すること、
    Ｃ．前記コネクタが、熱可塑性材料とは異なる第２の材料の一部分を含み、前記第２の材料が固体であり、（工程中に）流動可能にならず、前記部分が、前記遠位端まで延伸するか、または前記軸に垂直な中央平面を通って延伸するか、または、両方で延伸すること、
    Ｅ．前記コネクタが、内側部分と、遠位に面する接続突起を有する近位接続部分とを有すること
    のうちの少なくとも１つが満たされる、コネクタ。

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