本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的特征的用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)已知許多構(gòu)件連接系統(tǒng)，在這些構(gòu)件連接系統(tǒng)中將球體用作為連接元件。例如由DE102009049602B3已知一種“構(gòu)件連接系統(tǒng)”，其中，用作為連接元件的球體焊接到車身金屬板上，該球體形鎖合地嵌入到設(shè)置在其它金屬板中的凹處中。

由DE102012214453B4已知一種構(gòu)件連接系統(tǒng)，其中，“雙球體”、也就是說由兩個(gè)彼此連接的球體構(gòu)成的連接元件焊接到金屬板上，其中，可將夾持元件夾到該雙球體上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提出一種用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法，該構(gòu)件連接系統(tǒng)具有雙球體或多球體，所述方法拓展另外的應(yīng)用領(lǐng)域。

所述任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征來解決。本發(fā)明有利的設(shè)計(jì)方案和擴(kuò)展方案由各從屬權(quán)利要求可得出。

根據(jù)本發(fā)明的用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法的出發(fā)點(diǎn)是在下面被稱為“第一構(gòu)件”的基底。所述第一構(gòu)件可例如是平面的或可具有幾乎任意其它形狀。

第一構(gòu)件至少在其表面的一部分區(qū)域中由熱塑性塑料制成或至少在其表面的一部分區(qū)域中設(shè)有熱塑性塑料。當(dāng)然整個(gè)第一構(gòu)件可完全由熱塑性塑料制成。作為對此的替代，第一構(gòu)件可完全或部分由纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料材料制成。所述纖維于是分布在第一構(gòu)件的熱塑性塑料內(nèi)并且用于增強(qiáng)或加強(qiáng)。作為加強(qiáng)纖維考慮例如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或類似物。在它們的纖維長度方面可使用長纖維、短纖維或所謂的連續(xù)纖維或這些纖維的組合。

如已經(jīng)表明的那樣，整個(gè)第一構(gòu)件并非必須完全由熱塑性塑料制成。也可考慮所述第一構(gòu)件具有支承基底，該支承基底完全或至少在其表面的部分區(qū)域中涂覆有熱塑性塑料或纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料。

根據(jù)本發(fā)明，將第一球體與第一構(gòu)件連接在一起，更確切地說通過超聲波焊接連接在一起。為此，借助超聲波發(fā)生器將提供的第一球體壓靠到第一構(gòu)件的“連接位置”上。

所述第一球體可以是完全由熱塑性塑料材料制成的球體。作為對此的替代，該第一球體也可以是由熱塑性塑料材料制成的空心球體。此外可考慮，所述第一球體具有球體芯，該球體芯可例如由鋼、鋁、玻璃、鉛或類似物制成并且該球體芯完全或部分涂覆或覆蓋有熱塑性塑料材料或纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料材料。通過這種方式，將球體芯的限定的特性(該球體芯可例如是磁性的)與用作為“涂層”的熱塑性塑料材料的特定的特性(例如可與構(gòu)件或基底焊接的可焊接性)相結(jié)合。

當(dāng)至少第一球體的表面或一部分表面由纖維增強(qiáng)的或顆粒增強(qiáng)的塑料材料制成時(shí)，可由此提高第一球體的強(qiáng)度。

借助超聲波發(fā)生器使壓緊到第一構(gòu)件上的第一球體振動，這導(dǎo)致第一球體的材料和/或第一構(gòu)件的材料局部、也就是說在接觸位置周圍熔化并且將第一球體與第一構(gòu)件局部焊接在一起。

根據(jù)本發(fā)明，將第二球體焊接到第一球體上。為此首先借助相同的超聲波發(fā)生器或其它超聲波發(fā)生器將第二球體壓靠到第一球體上并且使其振動，這導(dǎo)致第二球體的材料和/或第一球體的材料在接觸區(qū)域中、也就是說在接觸位置周圍熔化并且將第二球體與第一球體焊接在一起。

當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明不僅可制造雙球體而且也可一般性制造多球體、也就是說具有連續(xù)相繼地彼此焊接在一起的兩個(gè)或多于兩個(gè)球體的連接元件。

各待彼此焊接在一起的球體在它們的結(jié)構(gòu)方面可以是相同或不同的。例如第二球體可以是由熱塑性塑料材料制成的實(shí)心球體或由熱塑性塑料材料制成的空心球體。作為對此的替代，第二球體可具有球體芯，該球體芯例如由鋼、鋁、玻璃、鉛或類似物制成并且該球體芯完全或部分涂覆或覆蓋有熱塑性塑料或纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料。如上面已經(jīng)結(jié)合第一球體闡述的那樣，由此可將球體芯的特定的特性與涂層的特定的特性相結(jié)合。

為了使第二球體易于壓緊和定位到第一球體上或者說相對于第一球體壓緊和定位，可使用定位輔助裝置?！岸ㄎ惠o助裝置”的概念一般來說可理解為局部或完全包圍第一球體的裝置，該裝置用作為用于將超聲波發(fā)生器或?qū)⒂纱舜龎壕o的第二球體向第一球體精確引導(dǎo)的引導(dǎo)裝置。換言之，即首先將定位輔助裝置安置到第一球體上，其中，定位輔助裝置至少部分包圍第一球體。隨后，在將第二球體壓緊到第一球體上時(shí)借助定位輔助裝置引導(dǎo)或定位超聲波發(fā)生器。

相同的或類似的定位輔助裝置也可已經(jīng)在將第一球體與第一構(gòu)件壓緊或焊接在一起時(shí)被使用。在將第一球體壓緊到第一構(gòu)件上之前，即首先將定位輔助裝置安置或壓緊到第一構(gòu)件上。當(dāng)定位輔助裝置位于限定的位置中時(shí)，借助該定位輔助裝置使超聲波發(fā)生器或使第一球體借助超聲波發(fā)生器向第一構(gòu)件引導(dǎo)并且壓靠到第一構(gòu)件上。

為了使第一球體相對于第一構(gòu)件精確定位，可在第一構(gòu)件的表面上或中設(shè)置物理標(biāo)記。該物理標(biāo)記可例如構(gòu)成為槽狀的凹部、通孔或類似物。第一球體伸入到物理標(biāo)記中至少一段距離并且由此單義地相對于第一構(gòu)件定位。

根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案規(guī)定，在焊接期間借助超聲波發(fā)生器使第一球體或第二球體平移振動。作為對此的替代或補(bǔ)充也可規(guī)定，在焊接期間借助超聲波發(fā)生器使第一球體或第二球體扭轉(zhuǎn)振動。

由球體的完全對稱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)得到的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，在焊接球體時(shí)該球體始終正確地在空間中定向。因此，只需將待焊接的球體正確定位，而無需以限定的方式對其定向。基于球體的凸形的幾何形狀在將球體放置到第一構(gòu)件上時(shí)或在將第二球體放置到第一球體上時(shí)形成點(diǎn)接觸或大致點(diǎn)狀的接觸，這在焊接時(shí)導(dǎo)致非常高的能量密度并且因此導(dǎo)致球體材料或第一構(gòu)件的材料較工整的局部受限的熔化。因此，結(jié)果產(chǎn)生非常高質(zhì)量的焊接連接。

根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案，借助吸附裝置將第一或第二球體吸附到超聲波發(fā)生器的槽狀的凹處上或吸入到超聲波發(fā)生器的槽狀的凹處中，并且在吸附或吸入狀態(tài)中借助超聲波發(fā)生器將第一球體壓緊到第一構(gòu)件上或?qū)⒌诙蝮w壓緊到第一球體上。

槽狀的凹處可尤其設(shè)計(jì)成球冠狀的。超聲波發(fā)生器的球冠狀的凹處的曲率半徑可等于球體半徑。與此相對，球冠狀的凹處的曲率半徑可略小于球體半徑，這于是導(dǎo)致在球體狀凹處與球體之間的環(huán)狀接觸。當(dāng)球冠狀的凹處的曲率半徑略大于球體半徑時(shí)，球體僅在相對小的接觸面區(qū)域中貼靠在球冠狀的凹處上。

可規(guī)定，第一或第二球體通過借助吸附裝置的吸附被從球體儲存器、尤其從填充有許多球體的儲存容器中取出、吸附到超聲波發(fā)生器上并且借助超聲波發(fā)生器向第一構(gòu)件或向第一球體引導(dǎo)和壓緊。

作為對此的替代也可規(guī)定，借助輸送裝置(例如氣動地通過輸送軟管或類似物)例如從側(cè)面向超聲波發(fā)生器或超聲波發(fā)生器的凹處輸送球體。

根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案，將夾持元件夾到第一和/或第二球體上。夾持元件可以是第二構(gòu)件的集成的組成部分。

對于這種構(gòu)件連接系統(tǒng)存在幾乎不受限的應(yīng)用可能性。本發(fā)明尤其適合用于車輛車身制造，也就是說所述第一和/或第二構(gòu)件可例如是車輛車身構(gòu)件。作為對此的替代，所述第一或第二構(gòu)件可以是車輛車身構(gòu)件并且所述其它構(gòu)件是附件。例如在車輛的發(fā)動機(jī)艙區(qū)域中亦或在其它車輛區(qū)域中、如后備箱區(qū)域中、底板區(qū)域或類似物中可找到許多這種附件。

借助這種夾持元件也可形鎖合和/或力鎖合地連接具有孔的第二構(gòu)件與第一構(gòu)件。設(shè)有通孔的第二構(gòu)件可這樣貼靠到第一構(gòu)件上，使得由這兩個(gè)球體構(gòu)成的“雙球體”穿過設(shè)置在第二構(gòu)件中的孔。為了固定這兩個(gè)構(gòu)件，于是只需將夾持元件夾到“雙球體”上，該雙球體于是作為用于這兩個(gè)構(gòu)件的連接元件起作用。

所述球體的焊接可手動、也就是說借助待用手引導(dǎo)和待操作的超聲波發(fā)生器進(jìn)行或者全自動化地進(jìn)行。在自動化的過程中，例如借助工業(yè)機(jī)械手引導(dǎo)超聲波發(fā)生器。

附圖說明

下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖如下：

圖1至圖7示出根據(jù)本發(fā)明的方法的各實(shí)施步驟。

具體實(shí)施方式

圖1示出基本上平面的第一塑料構(gòu)件1，在其上側(cè)1a中設(shè)有槽狀的凹部，該槽狀的凹部用作為“物理”標(biāo)記用以定位球體。第一構(gòu)件1可完全由熱塑性塑料材料制成或覆蓋有熱塑性塑料材料。

在圖2中所示的方法步驟中，將定位輔助裝置3安置到第一構(gòu)件1上。定位輔助裝置3具有圓形的相對于所述槽狀的凹部2同心地定向的凹處3a。

借助在此僅非常示意性示出的超聲波發(fā)生器4(該超聲波發(fā)生器在其下端側(cè)上具有槽狀的凹部4a)吸附第一球體5。借助在此未詳細(xì)示出的集成到超聲波發(fā)生器4中或設(shè)置在超聲波發(fā)生器4上的吸附裝置將球體5吸附到超聲波發(fā)生器4的槽狀的凹部4a上或中。

通過超聲波發(fā)生器4的平移移動，將吸附到超聲波發(fā)生器4上的第一球體5向第一構(gòu)件1引導(dǎo)，直至第一球體5精確地到達(dá)第一構(gòu)件1的槽狀的凹部2中，這在圖3中示出。在此，定位輔助裝置3用于引導(dǎo)超聲波發(fā)生器，由此確保第一球體5相對于槽狀的凹部2精確定位于中心。

隨后“接通”超聲波發(fā)生器4。在此，超聲波發(fā)生器4將“超聲波振動”施加到第一球體5上。該超聲波振動可以是平移振動和/或扭轉(zhuǎn)振動。通過超聲波振動，在第一球體5與第一構(gòu)件1或者說與槽狀的凹部2之間的接觸區(qū)域中產(chǎn)生如此高的能量密度，使得第一球體5的材料和/或第一構(gòu)件1的材料局部熔化，這導(dǎo)致第一球體5與第一構(gòu)件1局部熔合或焊接在一起。

如由圖3可見的那樣，第一球體5的外徑大致相應(yīng)于定位輔助裝置3的直徑3a，由此確保第一球體5即使在超聲波發(fā)生器4接通時(shí)也精確保持在其基于凹處3a預(yù)先給定的位置中。

圖4示出將第二球體6焊接到第一球體5上的方法步驟。在此首先也將一定位輔助裝置或相同的定位輔助裝置3安置到第一構(gòu)件1上。定位輔助裝置3在其圓形的凹處3a的下側(cè)上具有斜面3b，該斜面使定位輔助裝置3更容易地“套到”第一球體5上?；谛泵?b，定位輔助裝置可在第一球體上向下滑動。因?yàn)榘继?a的直徑相應(yīng)于第一球體5的直徑，所以如已經(jīng)闡述的那樣定位輔助裝置相對于第一球體5精確定位。

接著，將第二球體6吸附到超聲波發(fā)生器4上。借助定位輔助裝置3將超聲波發(fā)生器4向第一球體5這樣引導(dǎo)，使得兩個(gè)球體5、6的中點(diǎn)精確位于關(guān)于第一構(gòu)件1的垂線7上。

如在圖5至圖7中所示的那樣，第二球體6并非必須一定這樣放置或與第一球體5焊接，使得延伸經(jīng)過兩個(gè)球體5、6的各中點(diǎn)的直線7a垂直于第一構(gòu)件1延伸。如尤其由圖5、圖6、圖7可見的那樣，第二球體6也可“傾斜”地焊接貼靠到第一球體5上。在此情況下，延伸經(jīng)過兩個(gè)球體5、6的各中點(diǎn)的直線7a傾斜于構(gòu)件1的垂線延伸并且因此也傾斜于在此平面的構(gòu)件1延伸。

在附圖中所示的定位輔助裝置3構(gòu)造為“超前的”的定位輔助裝置、也就是說其在將第一球體5向第一構(gòu)件1引導(dǎo)之前或在將第二球體6向第一球體5引導(dǎo)之前就貼靠在第一構(gòu)件1上。尤其是在焊接多球體時(shí)，這種定位輔助裝置確保各球體相對彼此精確的位置。如已經(jīng)闡述的那樣，定位輔助裝置3此外作為“局部夾具”起作用并且因此防止當(dāng)前待焊接的球體在焊接過程期間滑動。

如在圖7中所示的那樣，定位輔助裝置可構(gòu)造成兩件式的、也就是說該定位輔助裝置可由兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)分離的半部構(gòu)成或具有兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)分離的半部，這在焊接過程之后易于定位輔助裝置的取出。

此外可規(guī)定，在達(dá)到或超過預(yù)先給定的作用到第一球體5或第二球體6上的壓緊力時(shí)，才啟動焊接過程、也就是說接通超聲波發(fā)生器4。此外可規(guī)定，在超聲波發(fā)生器再次壓靠或者說重新壓緊時(shí)不重新啟動焊接過程、也就是說超聲波發(fā)生器不重新介入。