用于通过使用振动装置将插入件锚固在结构件中的方法和装置制造方法及图纸

提供了用于通过将包括第一材料的插入件(10)锚固在包括第二材料的结构件(20)中来接合材料的装置(100)。第一材料是固体且具有热塑性特性，并且第二材料是固体且能够被处于液化状态时的第一材料穿透。装置(100)包括：振动装置(110)，其构造成将振动传递至所述插入件(10)以使所述插入件(10)至少部分地液化，并且该振动装置布置成相对于所述结构件(20)沿着插入方向(ID)移动以将所述插入件(10)至少部分地插入到所述结构件(20)中；接触传感器(120)，其连接至振动装置(110)并且适于与振动装置(110)一起沿着插入方向(ID)移动，接触传感器(120)具有传感器本体(124)，该传感器本体适于检测其与所述结构件(20)的接触。接触传感器(120)进一步连接有控制器(150)且控制器(150)适于接收来自接触传感器(120)的指示出传感器本体(124)已经与所述结构件(20)接触的接触信号，控制器(150)包括控制装置(152)，该控制装置用于基于接收的所述信号来中断以下各项中的至少一者：i)振动装置(110)沿着插入方向(ID)的运动，以及ii)从振动装置(110)至所述插入件(10)的振动的传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过使用振动装置将插入件锚固在结构件中的方法和装置
本专利技术涉及对材料比如纤维材料或多孔材料进行接合的装置和方法。更具体地，本专利技术涉及用于在这种材料接合过程中进行位置控制的装置和方法。
技术介绍
可以以各种方式实现对材料的接合。对于纤维材料或多孔材料而言，已经研发了涉及机械振动的材料接合过程，所述机械振动例如为超声波振动、如例如在WO1998/42988中所描述的有时被称为技术的过程。技术已经被证明对于将插入件牢固地固定在纤维或多孔的结构件中是非常有利的。技术的一般原理需要布置在插入件/结构件界面中的某个位置处的热塑性材料。通过例如借助于超声波振动装置对热塑性材料施加超声波振动，将产生摩擦力，从而引起热的产生并且因此使热塑性材料熔融。在热塑性材料至少部分地处于液相的同时插入件被推入到结构件的凹部中，随后，热塑性材料被允许在机械振动被移除并且一旦插入件被保持在正确位置中就重新固化。例如在WO2015/181300中描述了不同的技术过程的细节的另外的示例。为了高品质应用、比如家具制造，重要的是确保在接合过程之后插入件相对于纤维或多孔的结构件的正确位置。因此，对于插入件的最终位置进行控制需要在接合过程期间精确地控制插入件至结构件中的运动。为了解决这一问题，已经提出利用参照构件，该参照构件能够移动成与纤维或多孔的结构件的边缘相接触。振动装置被允许沿插入方向、即朝向结构件移动，并且振动装置不仅用于提供机械振动而且用于对插入件施加按压力以将插入件压入到结构件中。在移动振动装置之前，确定振动装置的外边缘与参照构件之间的纵向距离，以及确定在插入件最终接合至结构件时参照构件与插入件的外边缘之间所需的纵向距离、即插入件用以伸出到结构件外部的长度。因此，纵向方向对应于插入方向。通过将振动装置朝向结构件移动，一旦振动装置与参照构件之间的距离等于所需的距离，则该运动将结束。因此，在该位置处，插入件已经相对于结构件到达插入件所需位置。尽管上述方法允许用于单个插入件的精确定位，但是精确度将取决于参照构件的位置。如果参照构件出于某些因素不与结构件紧密接触，则插入件的最终位置将不会是正确的。此外，上面所描述的方法在两个或更多个插入件被附接至同一结构件时还将带来一些弊端。如果存在小的结构件的未对准，则参照构件将不会提供相对于结构件中的将要接纳插入件的凹部的明确规定的位置。因此，至多插入件中的仅一个插入件在最终接合至结构件时将具有正确位置。因此，需要用于接合材料的改进的装置及方法，特别是在应用技术以用于将插入件锚固至具有纤维或多孔材料的结构件时需要用于接合材料的改进的装置及方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供用于接合材料、特别是用于将插入件锚固至具有纤维或多孔材料的结构件的改进的方法和装置。根据第一方面，提供了一种用于通过将包括第一材料的插入件锚固在包括第二材料的结构件中来接合材料的装置。第一材料是固体且具有热塑性特性，并且第二材料是固体且能够被处于液化状态时的第一材料穿透。该装置包括：振动装置，该振动装置构造成将振动传递至所述插入件以使所述插入件至少部分地液化，并且该振动装置布置成相对于所述结构件沿着插入方向ID移动以将所述插入件至少部分地插入到所述结构件中：接触传感器，该接触传感器连接至振动装置并且适于与振动装置一起沿着插入方向ID移动，该接触传感器具有传感器本体，该传感器本体适于检测其与所述结构件的接触；以及控制器，该控制器连接至接触传感器且适于接收来自接触传感器的指示出传感器本体已经与所述结构件接触的接触信号，控制器包括控制装置，该控制装置用于基于接收的所述信号来中断以下各项中的至少一者：i)振动装置沿着插入方向ID的运动，以及ii)从振动装置至所述插入件的振动的传递。该装置的优点在于，该装置允许用于插入件在结构件中的更精确的锚固，特别是对在布满灰尘的不平坦的和/或多孔的表面上的正确位置的改进的检测。所述振动装置可以是超声波振动装置。在实施方式中，振动装置的中心线C1与接触传感器的中心线C2之间的在与插入方向ID垂直的方向上所测量的横向距离L1小于所述插入件的在与插入方向ID垂直的方向上所测量的最大横向宽度L2的七倍、更优选地小于该最大横向宽度L2的五倍[L1<7xL2，更优选地L1<5xL2]。该实施方式的优点在于，使接触传感器与结构件之间的接触部非常靠近插入件被插入到结构件中所处的点，因此接触传感器的接触提供了插入件在结构件的区域中的位置的精确指示。在实施方式中，横向距离(L1)小于70mm、更优选地小于50mm。已经发现这样的距离提供用于接触传感器与结构件之间的接触的精确检测，该精确检测关于插入件相对于结构件的位置是精确的。因此，插入件可以以高精度锚固在结构件中。接触传感器可以具有位置检测重复精确度，该位置检测重复精确度沿插入方向ID观察时优于20微米、优选地优于10微米、并且最优选地优于5微米。在实施方式中，接触传感器具有小于3毫秒、优选地小于1毫秒的响应时间。这提供用于插入件在结构件中的精确定位。传感器本体优选地具有结构件接触区域SA，该结构件接触区域SA为至少5mm2、更优选地至少10mm2。因此，减少了下述风险：传感器本体被穿透到多孔的结构件中，或传感器检测到结构件的与对于插入件的定位无关的接触。此外，传感器接触区域优选地不大于200mm2、甚至更优选地不大于150mm2。这提供用于结构件的与插入件有关的接触的精确检测。振动装置可以包括用于将振动传递至所述插入件的插入件接触表面，传感器本体被定位在沿着插入方向ID观察时与所述振动装置的插入件接触表面相距距离d1处，其中，振动装置的插入件接触表面与传感器的传感器本体之间的距离d1对应于高度H1，其中，所述插入件用以在所述插入件已经锚固在结构件中之后在所述插入方向ID上从所述结构件以该高度H1伸出。在实施方式中，控制装置适于基于接收的所述信号来中断以下二者：i)振动装置沿着插入方向ID的运动，以及ii)从振动装置至所述插入件的振动的传递。所述接触传感器可以包括壳体，该壳体封围第一电极和第二电极，该第一电极相对于壳体固定，该第二电极连接至传感器本体并且能够相对于壳体移动。第二电极可以附接至传感器本体，该传感器本体作为被偏置成突出到所述壳体外部的移动构件。在实施方式中，当不存在来自所述结构件的作用于移动构件上的接触力时，第一电极与第二电极接触。在实施方式中，当不存在来自所述结构件的作用于移动构件上的接触力时，第一电极与第二电极未接触。该装置还可以包括支承件，该支承件允许振动装置和传感器沿着插入方向ID朝向以及远离所述结构件移动，优选地，所述支承件包括用于对沿着插入方向ID的所述移动进行致动的气动缸、直线驱动马达或液压缸。这些装置中的所有装置在使振动装置相对于结构件移动方面是高效的。特别地，气动装置和液压装置具有以下额外益处：在振动的传递已中断之后使得易于将力保持作用在插入件上，由此，插入件的初始固化可以在施加在插入件上的压力的作用下发生。更进一步，气动装置和液压装置具有以下额外优点：随着插入件的液化进行而致使插入件移动至结构件中。在实施方式中，该装置还包括气体供给装置，该气体供给装置具有冲洗用气体出口，该冲洗用气体出口定位成邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过将包括第一材料的插入件(10)锚固在包括第二材料的结构件(20)中来接合材料的装置(100)，其中，所述第一材料是固体且具有热塑性特性，并且其中，所述第二材料是固体且能够被处于液化状态时的所述第一材料穿透，所述装置(100)包括：振动装置(110)，所述振动装置(110)构造成将振动传递至所述插入件(10)以使得所述插入件(10)至少部分地液化，并且所述振动装置(110)布置成相对于所述结构件(20)沿着插入方向(ID)移动以将所述插入件(10)至少部分地插入到所述结构件(20)中；接触传感器(120)，所述接触传感器(120)连接至所述振动装置(110)并且适于与所述振动装置(110)一起沿着所述插入方向(ID)移动，所述接触传感器(120)具有传感器本体(124)，所述传感器本体(124)适于检测其与所述结构件(20)的接触；以及控制器(150)，所述控制器(150)连接至所述接触传感器(120)且适于接收来自所述接触传感器(120)的指示出所述传感器本体(124)已经与所述结构件(20)接触的接触信号，所述控制器(150)包括控制装置(152)，所述控制装置(152)用于基于接收的所述信号来中断以下各项中的至少一者：i)所述振动装置(110)沿着所述插入方向(ID)的运动，以及ii)从所述振动装置(110)至所述插入件(10)的振动的传递。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 SE 1650347-61.一种用于通过将包括第一材料的插入件(10)锚固在包括第二材料的结构件(20)中来接合材料的装置(100)，其中，所述第一材料是固体且具有热塑性特性，并且其中，所述第二材料是固体且能够被处于液化状态时的所述第一材料穿透，所述装置(100)包括：振动装置(110)，所述振动装置(110)构造成将振动传递至所述插入件(10)以使得所述插入件(10)至少部分地液化，并且所述振动装置(110)布置成相对于所述结构件(20)沿着插入方向(ID)移动以将所述插入件(10)至少部分地插入到所述结构件(20)中；接触传感器(120)，所述接触传感器(120)连接至所述振动装置(110)并且适于与所述振动装置(110)一起沿着所述插入方向(ID)移动，所述接触传感器(120)具有传感器本体(124)，所述传感器本体(124)适于检测其与所述结构件(20)的接触；以及控制器(150)，所述控制器(150)连接至所述接触传感器(120)且适于接收来自所述接触传感器(120)的指示出所述传感器本体(124)已经与所述结构件(20)接触的接触信号，所述控制器(150)包括控制装置(152)，所述控制装置(152)用于基于接收的所述信号来中断以下各项中的至少一者：i)所述振动装置(110)沿着所述插入方向(ID)的运动，以及ii)从所述振动装置(110)至所述插入件(10)的振动的传递。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述振动装置(110)是超声波振动装置。3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述振动装置(110)的中心线(C1)与所述接触传感器(120)的中心线(C2)之间的在与所述插入方向(ID)垂直的方向上所测量的横向距离(L1)小于所述插入件(10)的在与所述插入方向(ID)垂直的方向上所测量的最大横向宽度(L2)的七倍、更优选地小于所述最大横向宽度(L2)的五倍[L1<7xL2，更优选地L1<5xL2]，甚至更优选地，所述横向距离(L1)小于70mm、更优选地小于50mm。4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述接触传感器(120)具有位置检测重复精确度，所述位置检测重复精确度沿所述插入方向(ID)观察时优于20微米、优选地优于10微米、并且最优选地优于5微米。5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述接触传感器(120)具有小于3毫秒、更优选地小于1毫秒的响应时间，优选地，所述接触传感器(120)具有适于接触所述结构件(20)的结构件接触区域(SA)，所述结构件接触区域(SA)具有5mm2至200mm2的面积。6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述振动装置(110)包括用于将振动传递至所述插入件(10)的插入件接触表面(112)，所述传感器本体(124)被定位在沿着所述插入方向(ID)观察时与所述振动装置(110)的所述插入件接触表面(112)相距距离(d1)处，其中，所述振动装置(110)的所述插入件接触表面(112)与所述传感器(120)的所述传感器本体(124)之间的所述距离(d1)对应于高度(H1)，其中，所述插入件(10)用以在所述插入件(10)已经锚固在所述结构件(20)中之后在所述插入方向(ID)上从所述结构件(20)以所述高度(H1)伸出。7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述控制装置(152)适于基于接收的所述信号来中断以下二者：i)所述振动装置(110)沿着所述插入方向(ID)的运动，以及ii)从所述振动装置(110)至所述插入件(10)的振动的传递。8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述接触传感器(120)包括壳体(121)，所述壳体(121)封围第一电极(122)和第二电极(123)，所述第一电极(122)相对于所述壳体(121)固定，所述第二电极(123)连接至所述传感器本体(124)并且能够相对于所述壳体(121)移动。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二电极(123)附接至所述传感器本体，所述传感器本体作为被偏置成突出到所述壳体(121)外部的移动构件(124)。10.根据权利要求9所述的装置，其中，当不存在来自所述结构件(20)的作用于所述移动构件(124)上的接触力时，所述第一电极(122)与所述第二电极(123)接触。11.根据权利要求9所述的装置，其中，当不存在来自所述结构件(20)的作用于所述移动构...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈坎·卡尔，穆图马里亚帕纳·桑卡兰，马里奥·莱曼，劳伦特·托里亚尼奥，
申请(专利权)人：宜家供应有限公司，伍德韦尔丁有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH