ES3060185T3 - Connector element and method of bonding such connector element to a substrate - Google Patents

Connector element and method of bonding such connector element to a substrate

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ES3060185T3
ES3060185T3 ES22741747T ES22741747T ES3060185T3 ES 3060185 T3 ES3060185 T3 ES 3060185T3 ES 22741747 T ES22741747 T ES 22741747T ES 22741747 T ES22741747 T ES 22741747T ES 3060185 T3 ES3060185 T3 ES 3060185T3
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Abstract

Un elemento conector (1) para ser unido a un sustrato mediante la presión conjunta del elemento conector (1) y el sustrato, y la excitación mecánica entre ambos durante dicha presión, comprende: una porción base (2) con una superficie distal (23) y múltiples protuberancias (3) que se extienden distalmente desde la superficie distal (23) de la porción base (2). Las protuberancias (3) están compuestas de un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector (1) se presiona contra el sustrato y se excita mecánicamente. Elementos de enlace (4) también compuestos de un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector (1) se presiona contra el sustrato y se excita mecánicamente. Cada elemento de enlace (4) conecta dos protuberancias (3) adyacentes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Elemento conector y procedimiento de unión de dicho elemento conector a un sustrato
[0003] Descripción
[0004] Campo técnico
[0005] La presente invención se refiere a un elemento conector según el preámbulo de la reivindicación independiente 1 y a un procedimiento para unir dicho elemento conector en un sustrato compresible.
[0006] Más en particular, la invención se refiere a un elemento conector para unirse a un sustrato presionando el elemento conector y el sustrato juntos y excitando mecánicamente el elemento conector y el sustrato uno con respecto al otro cuando se presionan juntos, en el que el elemento conector comprende una parte de base que presenta una superficie distal y una pluralidad de salientes que se extienden distalmente desde la superficie distal de la parte de base y en el que la pluralidad de salientes comprende un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector se presiona hacia el sustrato y se excita mecánicamente. Además, la invención se refiere a un procedimiento de unión de dicho elemento conector. Dichos elementos conectores y procedimientos pueden utilizarse en el campo de la ingeniería mecánica en una variedad de industrias, tales como, por ejemplo, industrias de la construcción e industrias del automóvil, así como para una amplia gama de diferentes materiales de sustrato, tales como, materiales ligeros compresibles.
[0007] Antecedentes de la técnica
[0008] La unión de los conectores en materiales ligeros, tales como, placas de núcleo huecas realizadas en diferentes tipos de material (por ejemplo, materiales a base de madera, materiales plásticos, tales como, por ejemplo, polipropileno), materiales de tipo sándwich de diferentes tipos de material (por ejemplo, materiales a base de madera, materiales plásticos tales como, por ejemplo, polipropileno), y especialmente de materiales de espuma como, por ejemplo, polipropileno expandido o poliuretano, espumas metálicas, y diferentes tipos de termoplástico u otros materiales plásticos, que están o no reforzados con cargas como fibras de carbono y/o vidrio, así como materiales fibrosos y materiales tejidos, se está volviendo cada vez más relevantes en industrias como las del automóvil, la aviación y la construcción en general. Los procedimientos tradicionales, tales como, encolado, atornillado, enclavado, remachado y similares plantean desafíos con respecto a la velocidad de producción, la calidad y el peso de las partes. El encolado consume mucho tiempo, ya que la cola necesita secarse y la calidad de la unión es difícil de controlar. Dependiendo de la densidad del material de sustrato, la unión de conectores mecánicos clásicos, tales como tornillos, clavos y remaches puede dañar el material de sustrato y conllevar resistencias de unión muy bajas.
[0009] En el documento WO 2018/172385 A1, se divulga un procedimiento de unión de dos objetos juntos, en el que el primer objeto es un conector realizado en material termoplástico que comprende una pluralidad de puntas que sobresalen distalmente y el segundo objeto comprende una región con baja densidad. Durante el proceso de unión, el material termoplástico del primer objeto se licúa mediante la aplicación de ultrasonidos y el primer objeto se presiona al segundo objeto con el fin de cambiar la resistencia a la compresión en la región de baja densidad, lo que facilita la licuación del material termoplástico del primer objeto.
[0010] El documento US 2008/0199249 A1 describe un elemento de unión que debe anclarse en un objeto con la ayuda de un material termoplástico y la vibración mecánica comprende una parte de sellado y una parte de anclaje de pared. La parte de sellado es sustancialmente cilíndrica y presenta una superficie circunferencial lisa. La parte de anclaje de pared presenta una superficie circunferencial que comprende el material termoplástico y los elementos de control de energía. Una sección transversal de la parte de sellado envuelve la sección transversal (incluyendo los directores de energía) de la parte de anclaje de pared y está dispuesta contigua a esta última en su lado proximal. El elemento de unión está anclado en una abertura prevista en el objeto, en la que una sección transversal de la abertura corresponde a la sección transversal de la parte de sellado del elemento de unión de manera que este último puede ser forzado al interior de una boca de la abertura dando como resultado un ajuste a presión. Para anclar el elemento de unión en la abertura, se acoplan vibraciones mecánicas, por ejemplo, vibraciones ultrasónicas, en el elemento de unión y esta última se fuerza al interior de la abertura hasta que por lo menos una parte distal de la parte de sellado está posicionada dentro de la abertura. De este modo, el material termoplástico de la superficie circunferencial de la parte de anclaje de pared se licúa y se presiona en la pared de abertura, en la que la parte de sellado impide que el material licuado penetre a través de la boca y, por lo tanto, la boca permanezca transparente, es decir, no es empañada por el material licuado.
[0011] En relación con dichos objetos de unión juntos licuando el objeto con puntas o salientes, puede ser difícil proporcionar suficiente robustez en las puntas y al mismo tiempo lograr suficiente penetración en el otro objeto. En particular, cuando se implican elevadas presiones comparables, las puntas deberían diseñarse, por un lado, comparativamente gruesas o voluminosas para ser suficientemente sólidas y, por otro lado, comparativamente finas o delgadas para poder penetrar en el otro objeto.
[0012] Por tanto, existe la necesidad de un elemento conector que proporcione estabilidad durante el proceso de unión y un resultado de unión mejorado al evitar el colapso de los salientes durante el proceso de unión.
[0013] Divulgación de la invención
[0014] Según la invención, esta necesidad se resuelve mediante un elemento conector, tal como se define por las características de la reivindicación independiente 1, y mediante un procedimiento de unión de dicho elemento conector a un sustrato compresible que presenta una superficie proximal, tal como se define por las características de la reivindicación independiente 14. Las formas de realización preferidas son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
[0015] En un aspecto, la invención es un elemento conector para unirse a un sustrato presionando el elemento conector y el sustrato juntos y excitando mecánicamente el elemento conector y el sustrato uno con respecto al otro cuando se presionan juntos. El sustrato puede ser particularmente un material ligero, tal como, un material termoplástico y, más específicamente, un material plástico espumado. Por ejemplo, el sustrato puede estar realizado en o comprender polipropileno expandido (EPP), polietileno expandido (PE), cloruro de polivinilo expandido (PVC), poliestireno expandido (EPS), poliestireno extrudido (XPS), ácido poliláctico expandido (PLA) u otras espumas que contienen PE, PVC o PLA. Otro ejemplo de un sustrato es una placa de núcleo hueco o un material de tipo sándwich realizado por lo menos parcialmente en materiales termoplásticos, tales como, PP, PE, PVC, PLA, polipropileno (XPP) extrudido, poliamida (PA), tereftalato de polietileno (PET), éter de polifenileno (PPE) o mezclas particularmente de los materiales termoplásticos enumerados anteriormente.
[0016] El elemento conector comprende una parte de base que presenta una superficie distal, y una pluralidad de salientes que se extienden distalmente desde la superficie distal de la parte de base. Los salientes comprenden un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector es presionado hacia el sustrato y excitado mecánicamente. Además, el elemento conector comprende unos elementos de enlace que comprenden un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector es presionado sobre el sustrato y excitado mecánicamente. Cada elemento de enlace conecta por lo menos dos salientes adyacentes de los salientes.
[0017] El término “elemento conector” en el contexto de la invención se refiere a una estructura que puede conectarse al sustrato. Puede tratarse de un conector capaz de ser presionado por medio de una herramienta al sustrato y de ser expulsado mecánicamente por la misma o por una herramienta diferente o adicional cuando el elemento conector es presionado al sustrato y, por tanto, parcialmente licuado con el fin de unirse al sustrato por medio de una conexión de ajuste positivo y/o un enlace integral, tal como, una soldadura. El elemento conector puede unirse al sustrato con el fin de reforzar el material de sustrato o con el fin de conectar un objeto al sustrato. En el caso de refuerzo del sustrato, el elemento conector puede proporcionar un elemento de conexión diferente para sujetarse, fijarse o unirse al elemento conector. Estos elementos de conexión pueden ser un elemento de conexión hembra, tal como, un canal u orificio para el montaje de tornillo. El elemento conector puede mejorar la conexión de tornillo. En el caso de la conexión de un objeto al sustrato, el elemento conector puede utilizarse para sujetar, fijar o unir el segundo objeto al sustrato envolviendo el respectivo objeto o perforando a través del objeto o soldándose al objeto en una etapa de proceso adicional. El elemento conector puede estar equipado con una estructura de conexión macho con el fin de montar el objeto, por ejemplo, mediante pinzado de similares.
[0018] La parte de base del elemento conector puede ser cilíndrica en forma de disco. Puede presentar una sección transversal rotacionalmente simétrica, así como una sección transversal rotacionalmente asimétrica. Por ejemplo, la sección transversal puede ser redonda, cuadrada, rectangular, poligonal, triangular o no definida en geometría, lo que significa una sección transversal conformada individualmente. El elemento conector también puede presentar una forma cónica.
[0019] La parte de base según las formas de realización de la invención comprende un lado proximal y un lado distal que forman una superficie proximal y la superficie distal dispuesta a lo largo de un eje, es decir, un eje próximo-distal.
[0020] El término “distal” se refiere a una dirección hacia el sustrato en la aplicación o utilización pretendida del elemento conector. Puede referirse a la dirección en un sentido estrecho, así como a una posición relativa. Por ejemplo, la superficie distal de la parte de base es la sección de la parte de base orientada hacia el sustrato mientras está unida al sustrato. Asimismo, el término “proximal” se refiere a una dirección o posición relativa opuesta a distal.
[0021] [0015]En las formas de realización, el propósito de la superficie distal es estar unida en o a o sobre el sustrato, mientras que el propósito de la superficie proximal puede ser proporcionar elementos de conexión. tales como, una parte hembra o macho de una conexión o funcionar como una superficie de fijación o estructura de acoplamiento proximal para la herramienta que presiona el elemento conector y el sustrato juntos y los excita mecánicamente. La parte de base puede comprender una parte plana que no está equipada con un saliente o cualquier otra estructura que sobresalga en una dirección distal. En las formas de realización, la herramienta, para la que es apto el elemento conector, es un sonotrodo. En otras formas de realización, la herramienta puede ser un destornillador automático o una llave (automatizada). En una forma de realización, la parte de base consiste en o por lo menos comprende un material termoplástico.
[0022] La superficie distal de la parte de base comprende la pluralidad de salientes que se extienden distalmente. Los salientes comprenden el material termoplástico que está configurado para licuarse cuando el elemento conector es presionado sobre el sustrato y excitado mecánicamente, por ejemplo, mediante una herramienta, tal como, un sonotrodo. Para una conexión particularmente fuerte, los salientes pueden estar configurados para penetrar en el sustrato en el proceso de unión. Para lograr esto, pueden comprender un extremo de punta, borde u otro extremo de corte. De este modo, puede lograrse un fuerte anclaje del conector en el sustrato.
[0023] El material termoplástico en el contexto de la invención puede ser un material o por lo menos un componente de un material que puede fundirse, hacerse fluir o licuarse mediante excitación mecánica e interacción simultánea con el sustrato. Por ejemplo, el material termoplástico puede estar configurado para licuarse cuando el elemento conector se presiona en el sustrato y se hace vibrar, girar y/u oscilar. De este modo, las fuerzas de presión y fricción pueden generar suficiente calor para licuar por lo menos local o parcialmente el material termoplástico. Por lo tanto, la interacción de licuado entre el elemento conector y el sustrato es habitualmente la fricción provocada por la excitación mecánica del elemento conector, tal como, por vibración mecánica o el calentamiento por rotación del material termoplástico. Como resultado, el material termoplástico se ablanda, se funde o se vuelve fluido. En formas de realización de la invención, una condición previa para el procedimiento descrito en la presente memoria es la exposición del elemento conector y el sustrato a la presión. Esta presión puede establecerse mediante una herramienta que presiona el elemento de conexión en o hacia o sobre el sustrato, ejerciendo el sustrato una cierta contrapresión en el mismo. En formas de realización, el sustrato puede presionarse mediante una herramienta al elemento conector tal como, por ejemplo, mediante sujeción lateral o similar. Con el fin de aumentar la fricción, es necesario establecer un cierto tipo de condición de ajuste a presión.
[0024] Un material termoplástico apto para el procedimiento según la invención es sólido a temperatura ambiente o a una temperatura a la que se lleva a cabo el proceso de unión. Preferentemente, comprende una fase polimérica (especialmente basada en una cadena C, P, S o Si) que se transforma de sólido a líquido o fluido por encima de una temperatura crítica, por ejemplo, por fusión, y se transforma de nuevo en un material sólido cuando se vuelve a enfriar por debajo de la temperatura crítica, por ejemplo, por cristalización, de manera que la viscosidad de la fase sólida es varios órdenes de magnitud (al menos tres órdenes de magnitud) más elevada que de la fase líquida. El material termoplástico puede comprender generalmente un componente polimérico que no está reticulado covalentemente o reticulado de una manera que los enlaces reticulantes se abren reversiblemente al calentarse hasta o por encima de un intervalo de temperatura de fusión. El material polimérico puede comprender además una carga, por ejemplo, fibras o partículas de material que no presenta propiedades termoplásticas o presenta propiedades termoplásticas que incluyen un intervalo de temperatura de fusión que es considerablemente mayor que el intervalo de temperatura de fusión del polímero básico.
[0025] Las formas de realización específicas de materiales termoplásticos adecuados son polietercetona (PEEK), poliésteres, tal como, tereftalato de polibutileno (PBT) o tereftalato de polietilenteno (PET), Polieterimida, una poliamida, por ejemplo, Poliamida 12, Poliamida 11, Poliamida 6, o poliamida 66, Polimetilmetacrilato (PMMA), Polioximetileno, o policarbonato, un policarbonato o un carbonato de poliéster, o también un acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), un Acrilonitrilo Estireno Acrilato (ASA), Estireno-acrilonitrilo, cloruro de polivinilo (PVC), polietileno, polipropileno, y poliestireno, o copolímeros o mezclas de los mismos. En formas de realización particularmente preferidas, el material termoplástico comprendido por el elemento conector es polipropileno o polietileno o poliestireno o cloruro de polivinilo o ácido poliláctico.
[0026] Ventajosamente, el material termoplástico de los salientes es el mismo que el material termoplástico de los elementos de enlace. Además, los salientes y los elementos de enlace pueden consistir en el material termoplástico idéntico. En una forma de realización, también la parte de base consiste en o por lo menos comprende el material termoplástico.
[0027] El material termoplástico puede reforzarse. Ventajosamente, puede ser, por ejemplo, un polipropileno reforzado con fibra. Las fibras incluidas pueden ser, por ejemplo, fibras de vidrio o carbono. En una forma de realización ventajosa, el elemento conector está formado monolíticamente. De este modo, puede consistir en un único material termoplástico.
[0028] [0022]Según la invención, la provisión de los elementos de enlace permite estabilizar los salientes durante el proceso de unión. En particular, pueden evitar que los salientes sean dañados cuando son presionados contra el sustrato y excitados mecánicamente. Por tanto, los elementos de unión permiten que los salientes penetren de manera comparativamente suave en el sustrato. Esto permite lograr un anclaje firme del elemento conector en el sustrato. Además, los elementos de enlace permiten diseñar los salientes comparativamente finos, lo cual también puede dar como resultado una penetración más eficiente de los salientes en el sustrato. Dichos salientes comparativamente finos, pero estables también son beneficiosos para unir el elemento conector a un sustrato comparativamente blando.
[0029] Además, los elementos de enlace pueden servir para guiar y mejorar la alineación del elemento conector durante el proceso de unión. Además, los elementos de enlace pueden servir para atravesar partes del material de sustrato. Esto puede ser favorecido por lo menos, por una parte, de los elementos de enlace que está equipada con una estructura de corte, tal como, un borde afilado.
[0030] Puesto que los elementos de enlace comprenden el material termoplástico configurado para licuación durante el proceso de unión, los mismos pueden mejorar la conexión del elemento conector al sustrato después de la resolidificación. En particular, esto puede lograrse gracias a que los elementos de enlace añaden una superficie de conexión al elemento conector. De este modo, en formas de realización de la invención, el número de salientes puede reducirse sin reducir una resistencia de conexión alcanzada, lo que también puede permitir la reducción del peso del elemento conector. Los elementos conectores de diámetros comparativamente pequeños y salientes comparativamente largos son factibles, ya que los elementos de enlace impiden que los salientes se esparzan o se rompan. En general, los salientes no tienen que ser demasiado grandes en su sección transversal debido a esto.
[0031] En una forma de realización preferida, los elementos de enlace tienen forma de membrana. Dichos elementos de enlace están diseñados a modo de paredes finas y también pueden denominarse membranas o membranas de nervio. Dichas membranas pueden proporcionar suficiente estabilidad a los salientes mediante una estructura comparativamente pequeña o delgada y que no sea molesta. Por ejemplo, los elementos de enlace pueden ser diez o más veces más finos que los salientes.
[0032] Preferentemente, los salientes del elemento conector presentan una longitud de saliente sustancialmente idéntica y cada uno de los elementos de enlace conecta los por lo menos dos salientes adyacentes a lo largo de por lo menos un cuarto de la longitud de saliente de los salientes, preferentemente a lo largo de por lo menos un tercio de la longitud de saliente de los salientes y más preferentemente a lo largo de por lo menos la mitad de la longitud de saliente de los salientes o a lo largo de por lo menos dos tercios de la longitud de saliente de los salientes. Dicha configuración de los elementos de enlace permite estabilizar suficientemente los salientes y al mismo tiempo diseñar los elementos de enlace de manera que sean comparativamente delgados.
[0033] Sin embargo, no se excluye generalmente que en formas de realización específicas los elementos de enlace excedan la longitud del saliente. Esto puede ser por diversos motivos, tales como, cortar en el material de sustrato y aumentar de este modo, por ejemplo, la superficie accesible de poros abiertos para una unión mejorada o favorecer un anclaje/unión profundo al poder insertar más el elemento conector en el sustrato.
[0034] Preferentemente, los elementos de enlace sobresalen de la superficie distal de la parte de base. De este modo, los elementos de enlace pueden realizarse como una sola pieza con la parte de base, es decir, los elementos de enlace pueden pasar a la superficie distal de la parte de base. De este modo, los elementos de enlace pueden ser lo suficientemente fuertes como para resistir fuerzas de cizallamiento comparativamente elevadas a las que el elemento conector pueda estar expuesto. Por ejemplo, dichas fuerzas de cizallamiento pueden compensarse, a medida que la sección transversal varía sobre la longitud axial o próximo-distal del elemento de enlace. Por ejemplo, la sección transversal del elemento de enlace puede ser mayor en la interfaz con la parte de base o su superficie distal y menor en el extremo más distal donde puede formar un borde afilado o de corte. Además, el elemento de enlace puede estar inclinado con respecto a la superficie distal y/o con respecto a los por lo menos dos salientes adyacentes. El elemento de enlace en su anchura puede presentar diferentes formas en diferentes formas de realización. La anchura de los elementos de enlace puede ser la anchura de los elementos de enlace entre los por lo menos dos salientes adyacentes, que están conectando. En general, el elemento de enlace puede adaptarse a la posición, inclinación y tamaño de los salientes. En la interfaz con el respectivo saliente, el elemento de enlace puede ser más grueso que en la anchura restante. Los elementos de enlace pueden curvarse de manera cóncava o convexa.
[0035] Preferentemente, la parte de base presenta una circunferencia y el saliente está dispuesto a lo largo de la circunferencia de la parte de base. En este contexto, la circunferencia puede significar la cara radialmente exterior de la parte de base. En formas de realización de partes de base en forma de disco, la circunferencia puede incluir un borde de la parte de base. Dicho borde puede ser una cara que se extiende radial o externamente. En formas de realización de partes de base en forma de cilindro, la circunferencia puede incluir una zona de envuelta. El hecho de que los salientes estén dispuestos a lo largo de la circunferencia puede significar que los salientes están ubicados en la proximidad de la circunferencia en la superficie distal. Por ejemplo, pueden estar en un círculo o línea paralela y cerca del borde o manto.
[0036] Así, la parte de base puede unirse en su borde al sustrato o cerca del mismo. De este modo, puede lograrse una conexión resistente al par comparativamente elevada. Además, puede lograrse una unión ancha y sólida entre el elemento conector y el sustrato, ya que la superficie de unión es la más grande a lo largo del borde/circunferencia radialmente más exterior del elemento conector.
[0037] Preferentemente, la parte de base del elemento conector comprende una sección de disco que presenta la superficie distal. En particular, la parte de base completa puede tener forma de disco o, más específicamente, tener la forma de un disco circular. En dichas formas de realización, el saliente puede estar dispuesto en un círculo a lo largo de la circunferencia de la parte de base. En formas de realización donde la parte de base no presenta una forma circular, los salientes están dispuestos en la forma geométrica de la sección transversal de la parte de base, por ejemplo, la sección transversal rectangular de la placa de base conduce a las disposiciones de los salientes a lo largo de la circunferencia rectangular de la parte de base.
[0038] Preferentemente, cada uno de los salientes comprende una ranura que se extiende distalmente a lo largo del saliente. Dichas ranuras en los salientes pueden favorecer la fusión o licuación de los salientes. En particular, cuando el elemento conector está expuesto a una vibración mecánica u oscilación durante la unión al sustrato, las ranuras pueden proporcionar unas superficies de fricción adicionales de manera que el material del elemento conector se licúe más rápidamente. Además, las ranuras pueden actuar como administradores de energía, dirigiendo la energía de la vibración mecánica u oscilación. De esta manera, la energía mecánica se acumula en regiones específicas con el fin de hacer que el material del saliente se licúe por excitación mecánica más rápidamente. Las ranuras están dispuestas en esa parte del saliente, que debe ponerse en contacto con el material de sustrato durante el proceso de unión. Los salientes dispuestos a lo largo de la circunferencia de la parte de base del elemento conector pueden estar provistos de ranuras, tal como se describe en la presente memoria.
[0039] De este modo, las ranuras se extienden preferentemente a lo largo de esencialmente toda la longitud del saliente. Dicha configuración puede hacer que las ranuras sean particularmente eficaces para dirigir la energía mecánica. Las ranuras pueden alcanzar la parte de base, en la circunferencia de la parte de base, es decir, discurren axial o próximo-distalmente a lo largo de una parte de zona de envuelta del elemento conector. En algunas formas de realización, también puede ser beneficioso que algunas partes de los salientes no tengan ranuras, por ejemplo, un tercio distal de la longitud de saliente axial o próximo-distal, o solo del 5 al 20 % de la longitud axial o próximo-distal (distal o proximal o en una sección central de la longitud de saliente axial o próximodistal dispuesta entre el extremo proximal y distal del saliente). Típicamente, el 50 % de la longitud de saliente axial o próximo-distal está provista de ranuras con el fin de lograr los efectos ventajosos.
[0040] No se excluyen formas de realización de elementos conectores, en las que las ranuras que se extienden distalmente están presentes solo en algunos de los salientes y no en cada uno de ellos. Además, en algunas formas de realización puede ser ventajoso proporcionar las ranuras sobre los salientes que no están dispuestos a lo largo de la circunferencia de la parte de base del elemento conector.
[0041] Preferentemente, cada uno de los salientes presenta un extremo de perforación distal. Dicho extremo de perforación puede formarse como una punta, un borde de corte o similar. En particular, el extremo de perforación puede estar configurado para perforar el sustrato cuando el elemento conector es presionado hacia el sustrato. De este modo, puede lograrse un anclaje firme de los salientes en el sustrato. Un propósito adicional puede ser la dirección de la energía, es decir, actuar como directores de energía. Los extremos de perforación pueden estar configurados para ser particularmente aptos para el tipo de sustrato implicado.
[0042] Preferentemente, el elemento conector comprende una parte de cúpula central que se extiende distalmente desde la superficie distal de la parte de base, en la que la parte de cúpula central está rodeada por los salientes. En algunas formas de realización, en particular en función de la sección transversal de la parte de base, la parte de cúpula central no tiene que alinearse centralmente en sentido geométrico. Más bien, puede ser central con respecto a los salientes, es decir, puede estar rodeado por los salientes.
[0043] La parte de cúpula central puede ser axialmente más larga que el resto de los salientes del elemento conector. En función de que el diseño de la parte de cúpula central sea axialmente más largo, puede funcionar como medios de guiado durante la fase inicial del proceso de unión. Sin embargo, en algunas formas de realización la parte de cúpula central también puede ser axialmente corta o presentar la misma longitud axial que los salientes.
[0044] La parte de cúpula central preferentemente presenta unos dientes que se extienden distalmente. Dichos dientes pueden ayudar a la penetración de la parte de cúpula en el sustrato cuando se presiona contra este último. Los dientes pueden comprender cada uno una ranura que se extiende distalmente a lo largo del diente. Las ranuras de los dientes también pueden extenderse esencialmente a lo largo de toda la longitud de los dientes. Un propósito de las ranuras es la reducción de la cantidad de material y, como resultado, una reducción del peso, así como la creación de administradores de energía entre las ranuras. Además, las ranuras pueden contribuir a dirigir energía, por ejemplo, la zona que no forma ranuras configura salientes que pueden actuar como administradores de energía.
[0045] Cada uno de los dientes presenta preferentemente un extremo de perforación distal. Dicho extremo de perforación puede estar realizado como una punta, un filo o similar. Al estar equipados con un extremo de perforación, los dientes pueden penetrar eficientemente en el sustrato.
[0046] La parte de cúpula central preferentemente presenta una abertura de cavidad en el lado proximal de la parte de base. Dicha cavidad accesible desde el lado proximal de la parte de base puede proporcionar una funcionalidad del elemento conector de conjunto. Por ejemplo, dicha cavidad puede ser un canal roscado o, en una segunda etapa, puede estar provista de una rosca mediante un tornillo autorroscante. De este modo, después de que el elemento conector se fije y se una al sustrato, un tornillo puede conectarse al sustrato a través del elemento conector. En particular, puede utilizarse un tornillo autorroscante que presenta una rosca de corte para cortar en el material termoplástico. En algunas formas de realización, la cavidad se cierra u obstruye en su extremo distal, por ejemplo, por los dientes con o sin extremos de perforación distales. Esto se hace para evitar que el material licuado llene la cavidad durante el proceso de unión o dañe la cavidad. La cavidad también puede ser una parte hembra de, por ejemplo, una conexión de pinzado o encliquetado.
[0047] La parte de cúpula central preferentemente está configurada de manera que la cavidad resista la unión del elemento conector al sustrato. Esto puede lograrse proporcionando una pared lateral de la parte de cúpula central que presenta un grosor mayor que un grosor de los salientes. Otra forma de lograr este efecto es diseñar los dientes y ranuras de una manera que proporcionen una cierta estabilidad durante el proceso de unión de modo que la parte de cúpula central no se desmorone por el efecto de excitación mecánica, a la cual está expuesto el elemento conector durante el proceso de unión. Un ejemplo son unos salientes radiales que se licúan primero durante el proceso de unión.
[0048] Preferentemente, la superficie distal de la parte de base presenta una sección plana. En particular, la sección plana puede realizarse sin comprender ningún saliente ni dientes o estructuras similares. Dicha sección plana puede hacer tope con la superficie proximal del sustrato, lo que permite comprimir eficientemente el sustrato. Además de esto, la sección plana puede servir como cara de tope en el proceso de unión. La sección plana generalmente es llana, plana o incluso puede comprender ranuras u otras estructuras o puede presentar una forma ligeramente irregular.
[0049] La sección plana preferentemente es una parte predominante de la superficie distal de la parte de base. Los salientes que incluyen los elementos de enlace y, si están presentes, la parte de cúpula central cubren la parte menor de la superficie distal de la parte de base. De este modo, puede lograrse una compresión eficiente del sustrato que puede ser particularmente beneficiosa si están implicados sustratos comparativamente blandos.
[0050] Preferentemente, la parte de base está equipada con una estructura de acoplamiento proximal. Dicha estructura de acoplamiento puede interactuar con una estructura correspondiente de una herramienta, por ejemplo, un sonotrodo. Por ejemplo, la estructura de acoplamiento puede realizarse como una parte macho o hembra de un acoplamiento. Por medio de la estructura de acoplamiento, el elemento conector puede sujetarse o hacerse funcionar eficientemente por la herramienta.
[0051] Preferentemente, las secciones transversales de los salientes disminuyen en una dirección distal. Las secciones transversales del saliente pueden ser las mismas para todos los salientes o pueden variar. Dichas secciones transversales decrecientes pueden permitir estrechar los salientes de manera que puedan penetrar eficientemente en el sustrato.
[0052] Preferentemente, los salientes están dispuestos cerca de un borde circunferencial del cuerpo de base. El borde circunferencial puede ser básicamente igual a la zona de envuelta de la parte de base. Dicha disposición permite unir la parte de base en o cerca de su borde al sustrato. De este modo, puede lograrse una unión amplia y sólida entre el elemento conector y el sustrato, ya que la superficie de unión es la más grande a lo largo del borde/circunferencia radialmente más exterior del elemento conector. En particular, en formas de realización que presentan unas partes de base comparativamente grandes, dicha disposición puede ser beneficiosa.
[0053] De este modo, por lo menos algunos de los salientes presentan preferentemente un lado exterior asociado al borde circunferencial del cuerpo de base y los lados exteriores de los por lo menos algunos de los salientes preferentemente están inclinados. Si la parte de base tiene forma de disco esencialmente circular, los lados exteriores típicamente son los lados o caras de extremo radiales de los salientes. Los lados radiales exteriores del saliente pueden ser la continuación axial de la zona de envuelta de la parte de base.
[0054] Preferentemente, la parte de base presenta una parte de reborde proximal y una parte de cilindro distal. La parte de reborde proximal típicamente es una sección transversal más grande que la parte de cilindro distal. La forma de la sección transversal puede variar, por ejemplo, la parte de reborde proximal es redonda y la parte de cilindro presenta una sección transversal rectangular o ambas, la parte de reborde proximal y la parte de cilindro son de una sección transversal rectangular o incluso otra. Dicha parte de reborde permite proporcionar un lado proximal comparativamente grande. La parte de reborde puede actuar como una cara de tope durante el proceso de unión.
[0055] [0049]La conexión entre la parte de reborde proximal y la parte de cilindro puede ser continua, es decir, la sección transversal de la parte de reborde proximal disminuye en dirección distal hasta que es del mismo diámetro que la parte de cilindro. Esto también es posible para formas de realización, en las que la forma de la sección transversal de la parte de reborde proximal y la parte de cilindro son diferentes. Esto puede permitir que el elemento conector se inserte y se una al sustrato sin problemas.
[0056] Además, la parte de base comprende preferentemente unas nervaduras que conectan la parte de reborde y la parte de cilindro. Dichas nervaduras pueden estabilizar la parte de reborde con respecto a la parte de cilindro. De este modo, las nervaduras se extienden preferentemente desde un extremo distal de la parte de reborde hasta una superficie exterior de la parte de cilindro. Las nervaduras dispuestas sobre la superficie distal de la parte de reborde proximal también pueden actuar como administradores de energía con el fin de proporcionar una unión apropiada de la parte de reborde a la superficie proximal del material de sustrato o en la misma.
[0057] En otro aspecto, la invención es un procedimiento para unir un elemento conector descrito anteriormente a un sustrato compresible que presenta una superficie proximal. El procedimiento también puede denominarse procedimiento de unión.
[0058] El procedimiento comprende las etapas siguientes: (i) disponer el elemento conector en el sustrato de manera que los salientes del elemento conector se extiendan hacia la superficie proximal del sustrato; (ii) aplicar una fuerza de presión y una excitación mecánica de tal manera que los salientes del elemento conector penetren en el sustrato y de tal manera que por lo menos una parte del material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de enlace se licúen; y (iii) detener la excitación mecánica de tal manera que el material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de enlace se solidifiquen nuevamente.
[0059] La fuerza de presión y la excitación mecánica pueden aplicarse al elemento conector y/o al sustrato. La presión y la excitación mecánica se aplican ventajosamente mediante por lo menos una herramienta. En una forma de realización preferida de la invención, la por lo menos una herramienta es un sonotrodo que aplica la fuerza de presión, así como la excitación mecánica al elemento conector y/o al sustrato compresible. Como alternativa, la fuerza de presión se puede aplicar mediante una herramienta adicional dispuesta junto al sonotrodo o por debajo (distalmente) del material de sustrato que presiona en dirección proximal hacia el sonotrodo.
[0060] La excitación mecánica en una forma de realización preferida es vibración mecánica u oscilación que presenta una frecuencia preferida comprendida entre 2 y 200 kHz. Incluso más preferentemente, la vibración ultrasónica presenta una frecuencia comprendida entre 10 y 100 kHz, o entre 20 y 40 kHz. Una energía vibratoria puede ser de 0.2 a 20 W por milímetro cuadrado de superficie activa. La herramienta vibratoria o sonotrodo está diseñada, por ejemplo, de manera que su cara de contacto oscile predominantemente en la dirección del eje de herramienta (vibración longitudinal) y con una amplitud comprendida entre 1 y 100 μm, preferentemente de aproximadamente 50 a 80 μm. Dichas vibraciones preferidas pueden producirse mediante dispositivos ultrasónicos como, por ejemplo, conocidos a partir de la soldadura ultrasónica.
[0061] En una disposición ventajosa, el sustrato está sujeto y el elemento conector es presionado sobre el sustrato y excitado mecánicamente. La excitación mecánica puede comprender, tal como se mencionó anteriormente, en particular una oscilación o vibración. De este modo, la oscilación o vibración puede proporcionarse a lo largo de los salientes o en un ángulo a los mismos. La por lo menos una parte del material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de enlace puede ser del 5 % o incluso menos, o también más. En función de la forma de realización del elemento conector, los elementos de enlace pueden penetrar en el sustrato en la etapa de método de aplicación de una fuerza de presión y una excitación mecánica.
[0062] En el contexto de la invención, el término “sustrato compresible” se refiere a un sustrato que es capaz de cambiar su resistencia a la compresión mediante la aplicación de presión. La resistencia a la compresión se refiere a la fuerza máxima por milímetro cuadrado generada por una zona antes de que dicha zona se desplace, esto significa en este contexto antes de que se comprima el sustrato compresible y se aumente la resistencia a la compresión. La resistencia a la compresión puede corresponder a la tensión medida en un experimento de tensióndeformación, por ejemplo.
[0063] El material de sustrato compresible preferentemente es un material similar a una espuma, tal como, EPP, EPS, XPS, XPP, PA, PET, PPE, espuma de PE, espuma de PVC, espuma de PLA y espuma de mezcla de polímero de cualquiera de estos materiales. El material termoplástico de un elemento conector apto para el procedimiento según la invención necesita ser compatible (soldable) con el material del sustrato compresible. Por ejemplo, un sustrato que comprende EPP funciona mejor con un elemento conector que comprende un material a base de PP, un sustrato que comprende EPS funciona mejor con un elemento conector que comprende un material a base de poliestireno, un sustrato que comprende XPS funciona mejor con un elemento conector que comprende un material a base de poliestireno, una espuma de PE que actúa como sustrato funciona mejor con un elemento conector que comprende un material a base de PE, una espuma de PVC que actúa como sustrato funciona mejor con un elemento conector que comprende un material a base de policloruro de vinilo y una espuma de PLA que actúa como sustrato funciona mejor con un elemento conector que comprende material a base de ácido poliláctico.
[0064] En una forma de realización preferida, el elemento conector comprime el sustrato en una parte del sustrato en la que está dispuesto el elemento conector. Dicha compresión permite generar una densidad importante y/o una resistencia a la compresión importante necesaria para licuar el material termoplástico mediante la excitación mecánica.
[0065] Preferentemente, cuando se aplica la fuerza de presión al elemento conector, se aumenta una densidad del sustrato en la parte del sustrato donde está dispuesto el elemento conector hasta que es suficientemente elevada para permitir que los salientes penetren en el sustrato y el material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de enlace se licúen.
[0066] Preferentemente, el procedimiento comprende una etapa de detención de la aplicación de la fuerza de presión solo después de que el material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de enlace se vuelvan a solidificar. Esto puede ser importante, ya que solo después de la resolidificación del material termoplástico, la unión conseguida puede superar el efecto de recuperación del material compresible resultante de liberar la presión sobre el material compresible. Puesto que el objetivo puede ser lograr una conexión casi enrasada, es decir, la superficie proximal del elemento conector está enrasada con la superficie proximal del material de sustrato, es importante que el elemento conector no sea empujado en una dirección proximal después del proceso de unión.
[0067] El proceso de unión puede llevarse a cabo de una manera automatizada.
[0068] Breve descripción de los dibujos
[0069] El elemento conector según la invención y el procedimiento según la invención se describen con mayor detalle a continuación en la presente memoria mediante formas de realización ejemplificativas y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
[0070] la figura 1 muestra una vista en perspectiva en un lado proximal de una primera forma de realización de un elemento conector según la invención;
[0071] la figura 2 muestra una vista en perspectiva en un lado distal del elemento conector de la figura 1;
[0072] la figura 3 muestra una vista en sección transversal del elemento conector de la figura 1;
[0073] la figura 4 muestra una vista en perspectiva en un lado distal de una segunda forma de realización de un elemento conector según la invención;
[0074] la figura 5 muestra una vista en perspectiva en un lado distal de una tercera forma de realización de un elemento conector según la invención;
[0075] la figura 6 muestra una cuarta forma de realización de un elemento conector según la invención;
[0076] la figura 7 muestra una quinta forma de realización de un elemento conector según la invención; y
[0077] La figura 8 es un esquema de flujo de una forma de realización del procedimiento según la invención.
[0078] Descripción de formas de realización
[0079] En la siguiente descripción de las formas de realización, así como en la descripción anterior de la invención, los términos “proximal” y “distal” se utilizan para referirse a direcciones y ubicaciones, concretamente “proximal” es el lado del enlace desde el cual un operario o máquina aplica las vibraciones mecánicas, mientras que distal es el lado opuesto. Esto es distal y se refiere a una dirección y un lado del elemento conector dirigido al sustrato cuando se une al sustrato. Además, se marca una diferencia entre axial y próximo-distal, ya que en algunas formas de realización el saliente o el elemento de enlace, por ejemplo, no están alineados axialmente, sino que están inclinados con respecto a la parte de base.
[0080] En la siguiente descripción, se utilizan determinados términos por motivos de conveniencia y no pretenden limitar la invención. Los términos “derecha”, “izquierda”, “arriba”, “abajo”, “abajo”, “por debajo” y “por encima de” se refieren a direcciones en las figuras. La terminología comprende los términos mencionados explícitamente, así como sus derivaciones y términos con un significado similar. Además, pueden utilizarse términos de relación espacial, tales como, “debajo”, “por debajo”, “inferior”, “por encima”, “superior”, “proximal”, “distal” y similares, para describir la relación de un elemento o característica con otro elemento o característica, tal como se ilustra en las figuras. Se pretende que estos términos de relación espacial engloben diferentes posiciones y orientaciones de los dispositivos en utilización o funcionamiento, además de la posición y orientación mostradas en las figuras. Por ejemplo, si a un dispositivo en las figuras se le da la vuelta, los elementos descritos como “debajo” o “por debajo” de otros elementos o características estarían entonces “por encima” o “sobre” los otros elementos o características.
[0081] Por tanto, el término ejemplificativo “por debajo” puede englobar tanto posiciones como orientaciones que estén por encima y por debajo. Los dispositivos pueden estar orientados de otro modo (rotarse 90 grados o en otras orientaciones), y los descriptores espacialmente correspondientes utilizados en la presente memoria pueden interpretarse en consecuencia. Asimismo, las descripciones de movimiento a lo largo y alrededor de diversos ejes incluyen diversas posiciones y orientaciones especiales del dispositivo.
[0082] Las figuras 1 a 3 muestran una primera forma de realización ejemplificativa de un elemento conector 1 según la invención realizado en un material termoplástico. Tal como puede observarse en la figura 1, el elemento conector 1 presenta una parte de base 2, una pluralidad de salientes 3 y una pluralidad de elementos de enlace 4. Entre cada dos salientes adyacentes 3, uno de los elementos de enlace 4 está dispuesto de manera que cada dos salientes adyacentes 3 están interconectados por uno de los elementos de enlace 4.
[0083] La parte de base 2 presenta esencialmente forma de disco y presenta un borde radial 21 que forma su circunferencia y una superficie proximal plana 22. Centralmente, hay una abertura de una cavidad 8 incorporada en la superficie proximal 22 de la parte de base 2. Una sección transversal de la parte de base 2 es circular.
[0084] Los salientes 3 están provistos de unas ranuras 7 axiales en sus caras 16 radialmente exteriores. En la primera forma de realización representada, la longitud de las ranuras 7 corresponde a una longitud de saliente 31 esencialmente completa (véase, la figura 3). Las ranuras 7 se extienden en una parte distal de la parte de base 2, pero no alcanzan completamente los extremos distales 9 del saliente 3. Las superficies exteriores 16 de los salientes 3 están asociadas al borde circunferencial 21 de la parte de base 2 y están ligeramente inclinadas axialmente, tal como puede verse mejor en la figura 3. En sus extremos más distales 9, los salientes están equipados con una punta de perforación.
[0085] Los elementos de enlace 4 se materializan en forma de membranas que se extienden entre los salientes 3 asociados. Tal como puede observarse en la figura 3, se extienden desde una superficie distal 23 de la parte de base 2 en una dirección distal. De este modo, conectan los dos salientes 3 asociados a lo largo de aproximadamente dos tercios de la longitud de saliente 31. Los elementos de enlace están alineados de manera normal con respecto a la superficie distal 6 de la parte de base 3 aunque el lado exterior 16 de los salientes 3 está inclinado. Además, los elementos de enlace 4 son redondos en su extremo distal. A lo largo de su anchura, los elementos de enlace varían, es decir, las partes más próximas al saliente son más gruesas que la parte en el centro. La parte en el centro tiene forma de membrana. Esto es así para garantizar la estabilización máxima de los salientes 3.
[0086] En el centro del lado proximal 5 de la parte de base 2, está dispuesta la abertura de cavidad 8 de la parte de cúpula central 10. La parte de cúpula central 10 se muestra en la figura 2 con mayor detalle.
[0087] La figura 2 muestra el elemento conector 1 desde abajo o desde una perspectiva distal. Los salientes 3 están dispuestos a lo largo de la circunferencia o borde 21 de la parte de base 2, es decir, en la zona radial más exterior de la parte de base 2. En este caso, los salientes 3 están posicionados a lo largo de una línea en forma de un círculo. En el centro de la superficie distal 23 de la parte de base 2 está formada una parte de cúpula central 10. La parte de cúpula 10 está rodeada por los salientes 3. Entre la parte de cúpula central 10 y los salientes 3, es visible una parte plana de la superficie distal 23 de la parte de base 2. La parte plana en la forma de realización representada no es plana, sino que muestra cierta irregularidad menor, es decir, por ejemplo, el resultado de la producción, tal como, moldeo por inyección, molienda o similar.
[0088] La parte de cúpula central 10 presenta seis dientes 11 que se extienden distalmente y presentan unas ranuras axiales 12. En su extremo más distal, los dientes 11 están equipados con unos extremos de perforación distales 13. Tal como puede observarse en la figura 3, la parte de cúpula central 10 proporciona una cavidad 8 que se abre hacia la superficie proximal 22 de la parte de base 2. La parte de cúpula central 10 es axialmente más larga que los salientes 3 y los dientes 11 presentan una sección transversal más grande que los salientes 3. De este modo, la parte de cúpula central 10 presenta una mayor solidez que los salientes 3, lo cual permite evitar que la cavidad 8 se destruya o se vea alterada durante el proceso de unión.
[0089] Tal como puede verse mejor en la figura 3, las caras exteriores 16 de los salientes 3 están inclinadas con respecto a un eje del elemento conector 1. El borde circunferencial 21 de la parte de base 2 no está inclinado, sino que se extiende axialmente. La cavidad 8 proporciona un rebaje de tornillo accesible a través de la abertura en la superficie proximal 22 de la parte de base 2.
[0090] Para la descripción de formas de realización adicionales a continuación, se aplica lo siguiente: Para evitar la repetición en las figuras y las descripciones de los diversos aspectos y formas de realización ilustrativas, debe entenderse que muchas características son comunes a muchos aspectos y formas de realización. La omisión de un aspecto de una descripción o figura no implica que el aspecto falte en formas de realización que incorporan ese aspecto. En cambio, el aspecto puede haberse omitido por motivos de claridad y para evitar una descripción prolija. Si, con el fin de aclarar los dibujos, una figura contiene signos de referencia que no se explican en la parte directamente asociada de la descripción, entonces se remite a las secciones de descripción anterior o siguiente.
[0091] Además, por motivos de claridad, si en un dibujo no todas las características de una pieza están provistas de signos de referencia, se hace referencia a otros dibujos que muestran la misma pieza. Números iguales en dos o más figuras representan elementos iguales o similares.
[0092] La figura 4 muestra una segunda forma de realización de un elemento conector 101 según la invención. El elemento conector 101 presenta una parte de base 201 en forma de disco circular, una pluralidad de salientes 301 y elementos de enlace 401 de tipo membrana que interconectan cada uno dos salientes adyacentes 301. El segundo elemento conector 101 se materializa de manera similar al primer elemento conector 1, pero presenta una sección transversal más pequeña y, en consecuencia, menos salientes 301. Una parte de cúpula central 1001 presenta unos dientes 1101 que no se extienden axialmente sobre los salientes 301 por los que está rodeada. Los lados exteriores 1601 de los salientes 301 así como un borde circunferencial 2101 de la parte de base 201 están inclinados y forman una línea continua exterior, por decirlo de otro modo, con el fin de que el elemento conector 101 se fije/una al sustrato de una manera fácil con el resultado de un punto de conexión enrasado.
[0093] La figura 5 muestra una tercera forma de realización de un elemento conector 102 según la invención. El elemento conector 102 presenta una parte de base 202, una pluralidad de salientes 302 y elementos de enlace 402 de tipo membrana que interconectan cada uno dos salientes adyacentes 302. El tercer elemento conector 102 se materializa de manera similar al primer elemento conector 1, pero presenta una sección transversal más pequeña de dimensión similar al segundo elemento conector 101. Además, el tercer elemento conector 102 tiene el mismo número de salientes 302 que el segundo elemento conector 101 y menos salientes 302 que el primer elemento conector 1. Sin embargo, a diferencia de las partes de base 2, 201 de las formas de realización primera y segunda, la parte de base 202 presenta una parte de reborde proximal 1702 y una parte de cilindro distal 1802. Las dos partes están conectadas por una pluralidad de nervios 1902. Las nervaduras 1902 se extienden desde un extremo proximal de la parte de pestaña 1702 hasta una superficie exterior de la parte de cilindro 1802.
[0094] En la figura 6, se muestra una cuarta forma de realización de un elemento conector 103 según la invención. El elemento conector 103 presenta una parte de base 203 en forma de disco circular con un borde circunferencial 2103, una pluralidad de salientes 303 y elementos de enlace 403 de tipo membrana, que interconectan cada uno dos salientes adyacentes 303. El cuarto elemento conector 103 se materializa de manera similar al primer elemento conector 1. Sin embargo, a diferencia del primer elemento conector 1, el cuarto elemento conector 103 no presenta una parte de cúpula, sino un taladro central 803 que se extiende a través de la parte de base 203.
[0095] La figura 7 muestra una quinta forma de realización de un elemento conector 104. El elemento conector 104 presenta una parte de base 204 con un borde circunferencial 2104, una pluralidad de salientes 304 que se extienden distalmente y elementos de enlace 404 que interconectan cada uno dos salientes adyacentes 304. El quinto elemento conector 104 se materializa de manera similar al primer elemento conector 1. Sin embargo, se integra junto con un elemento conector adicional idéntico 104 en una parte funcional 2504, es decir, una parte que presenta una función diferente o adicional a la función de unión a un sustrato. La parte funcional 2504 puede ser, por ejemplo, una articulación o una parte de refuerzo, pero, en el contexto de la invención, no se limita a estos ejemplos. Básicamente, puede ser cualquier parte funcional utilizada, por ejemplo, en industrias de transporte (tales como, la industria automotriz, el embalaje, la aviación, la navegación o el sector aeroespacial) para unirse a un sustrato. La integración del elemento conector 104 en la parte funcional 2505 o una parte similar es ventajosa porque simplifica el proceso de unión y reduce el número de partes utilizadas y, por lo tanto, reduce el número de etapas de procesamiento.
[0096] En otras formas de realización, cualquiera de los elementos conectores segundo a cuarto 101, 102, 103 o un elemento conector similar puede estar integrado en la parte funcional 2504 o una parte funcional similar.
[0097] En el diagrama mostrado en la figura 8, se muestran las etapas de una forma de realización del procedimiento según la invención. La primera etapa es proporcionar un elemento conector 1, por ejemplo, tal como se describe con respecto a las figuras 1 a 3 en un estado sólido y un sustrato compresible (no mostrado en las figuras).
[0098] En la segunda etapa, el elemento conector 1 y el sustrato están dispuestos uno con respecto al otro. Esta etapa puede llevarse a cabo manualmente, de manera semiautomatizada o automatizada. El elemento conector 1 está dispuesto de manera que los salientes 3 del elemento conector entren en contacto con la superficie proximal del sustrato. En el contexto de la invención, los salientes 3 del elemento conector 1 no tienen que tocar necesariamente la superficie proximal del sustrato, sino que deben alinearse en una respectiva dirección en las proximidades del material de sustrato compresible.
[0099] [0081]Una tercera etapa se refiere a la aplicación de una fuerza de presión y excitación mecánica. En esta etapa, los salientes 3 del elemento conector 1 penetran en el sustrato, en particular en la superficie proximal del sustrato de tal manera que por lo menos una parte del material termoplástico del saliente 3 y el material termoplástico de los elementos de enlace 4 estén licuados. La aplicación de la fuerza de presión puede comprender la comprensión del sustrato en una región en la que el elemento conector 1 se ha dispuesto en la primera etapa del procedimiento. Haciendo esto, la densidad del sustrato en esta región aumenta hasta que es suficientemente elevada para permitir que los salientes penetren en el sustrato y licúen el material termoplástico de los salientes y el material termoplástico de los elementos de unión por lo menos parcialmente.
[0100] Una cuarta etapa del procedimiento proporciona detener la excitación mecánica de modo que el material termoplástico licuado de los salientes 3, así como de los elementos de enlace 4 del elemento conector se solidificarán nuevamente y la fuerza de presión puede detenerse para aplicarse también.
[0101] Esta descripción y los dibujos adjuntos que ilustran aspectos y formas de realización de la presente invención no deben considerarse limitativos de las reivindicaciones que definen la invención protegida. Dicho de otro modo, aunque la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripción anterior, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas o ejemplificativas y no así restrictivas. Pueden realizarse diversos cambios mecánicos, de composición, estructurales, eléctricos y operativos sin apartarse del alcance de esta descripción y las reivindicaciones. En algunos casos, no se han mostrado en detalle circuitos, estructuras y técnicas bien conocidos con el fin de no complicar la invención. Por tanto, se entenderá que los expertos habituales en la materia pueden realizar cambios y modificaciones dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. En particular, la presente invención cubre formas de realización adicionales con cualquier combinación de características de diferentes formas de realización descritas anteriormente y a continuación, siempre que se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0102] La divulgación también cubre todas las características adicionales mostradas en las figuras individualmente aunque pueden no haberse descrito en la descripción anterior o siguiente. Además, pueden excluirse alternativas individuales de las formas de realización descritas en las figuras y la descripción y alternativas individuales de características de las mismas, del contenido de la invención o del contenido dado a conocer. La divulgación comprende el objeto que consiste en las características definidas en las reivindicaciones o las formas de realización ejemplificativas, así como el objeto que comprende dichas características.
[0103] Además, en las reivindicaciones, la palabra “que comprende” no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido “un” o “un” no excluye una pluralidad. Una sola unidad o etapa puede cumplir las funciones de varias características enumeradas en las reivindicaciones. El mero hecho de que se mencionen determinadas medidas en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que no pueda utilizarse una combinación de estas medidas de manera ventajosa. Los términos “esencialmente”, “alrededor”, “aproximadamente” y similares en relación con un atributo o un valor en particular definen exactamente el atributo o exactamente el valor, respectivamente. El término “aproximadamente” en el contexto de un valor numérico o intervalo dado se refiere a un valor o intervalo que, por ejemplo, está dentro del 20 %, dentro del 10 %, dentro del 5 % o dentro del 2 % del valor o intervalo dado. Los componentes descritos como acoplados o conectados pueden acoplarse directamente de manera eléctrica o mecánica, o pueden acoplarse indirectamente a través de uno o más componentes intermedios. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como una limitación del alcance.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES
1. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) para ser unido a un sustrato presionando el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) y el sustrato juntos y excitando mecánicamente el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) y el sustrato uno con respecto a otro cuando están presionados juntos, que comprende
una parte de base (2; 201; 202; 203; 204) que presenta una superficie distal (23) y
varios salientes (3; 301; 302; 303; 304) que se extienden distalmente desde la superficie distal (23) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204),
en el que los salientes (3; 301; 302; 303; 304) comprenden un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) es presionado sobre el sustrato y excitado mecánicamente, caracterizado por
unos elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) que comprenden un material termoplástico configurado para licuarse cuando el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) es presionado sobre el sustrato y excitado mecánicamente,
en el que cada elemento de enlace (4; 401; 402; 403; 404) conecta dos salientes (3; 301; 302; 303; 304) adyacentes de los salientes (3; 301; 302; 303; 304).
2. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 1, en el que los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) tienen forma de membrana.
3. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 1 o 2, en el que los salientes (3; 301; 302; 303; 304) presentan una longitud de saliente (31) sustancialmente idéntica y en el que cada uno de los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) conecta los por lo menos dos salientes (3; 301; 302; 303; 304) adyacentes a lo largo de por lo menos un cuarto de la longitud de saliente (31) de los salientes (3; 301; 302; 303; 304), preferentemente a lo largo de por lo menos un tercio de la longitud de saliente (31) de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) y más preferentemente a lo largo de por lo menos una mitad de la longitud de saliente (31) de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) o a lo largo de por lo menos dos tercios de la longitud de saliente (31) de los salientes (3; 301; 302; 303; 304).
4. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) sobresalen de la superficie distal (23) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204), en el que preferentemente la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) presenta una circunferencia y en el que los salientes (3; 301; 302; 303; 304) están dispuestos a lo largo de la circunferencia de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204), en el que preferentemente la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) comprende una sección de disco que presenta la superficie distal (23), en el que preferentemente cada uno de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) comprende una ranura (7) que se extiende distalmente a lo largo del saliente (3; 301; 302; 303; 304), en el que preferentemente las ranuras (7) se extienden esencialmente a lo largo de toda la longitud de saliente (31), en el que preferentemente cada uno de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) presenta un extremo de perforación (9) distal.
5. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una parte de cúpula central (10; 1001) que se extiende distalmente desde la superficie distal (5) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204), en el que la parte de cúpula central (10; 1001) está rodeada por los salientes (3; 301; 302; 303; 304).
6. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 5, en el que la parte de cúpula central (10; 1001) presenta unos dientes (11; 1101) que se extienden distalmente.
7. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 6, en el que cada uno de los dientes (11; 1101) comprende una ranura (12) que se extiende distalmente a lo largo del diente (11; 1101).
8. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 6 o 7, en el que cada uno de los dientes (11; 1101) presenta un extremo de perforación distal (13).
9. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la parte de cúpula central (10; 1001) presenta una cavidad (8) que se abre en el lado proximal (5) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204), en el que preferentemente la parte de cúpula central (10; 1001) está configurada de manera que la cavidad (8) resista la unión del elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) al sustrato, en el que preferentemente una pared lateral de la parte de cúpula (10; 1001) presenta un grosor mayor que un grosor de los salientes (3; 301;
302; 303; 304), en el que preferentemente los salientes (3; 301; 302; 303; 304) sobresalen distalmente por encima de la cúpula central (10; 1001).
10. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie distal (23) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) presenta una sección plana (14).
11. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según la reivindicación 10, en el que la sección plana (14) es una parte predominante de la superficie distal (23) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204).
12. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) está equipada con una estructura de acoplamiento proximal, en el que preferentemente las secciones transversales de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) disminuyen en una dirección distal, en el que preferentemente los por lo menos algunos de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) están dispuestos cerca de un borde circunferencial (21; 2101; 2102) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 2043; 301; 302; 303; 304), en el que preferentemente cada uno de los por lo menos algunos de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) presenta un lado exterior (16; 1601; 1602) asociado al borde circunferencial (21; 2101; 2102) de la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) y los lados exteriores de por lo menos algunos de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) están inclinados.
13. Elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de base (2; 201; 202; 203; 204) presenta una parte de reborde (1702) proximal y una parte de cilindro distal (1802), en el que preferentemente el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) que comprende unas nervaduras (1902) que conectan la parte de reborde (1702) y la parte de cilindro (1802), en el que preferentemente las nervaduras (1902) se extienden desde un extremo distal de la parte de reborde (1702) hasta una superficie exterior de la parte de cilindro (1802).
14. Procedimiento de unión de un elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores a un sustrato compresible que presenta una superficie proximal, que comprende disponer el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) en el sustrato de manera que los salientes (3; 301; 302; 303; 304) del elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) se extiendan hacia la superficie proximal del sustrato, aplicar una fuerza de presión y una excitación mecánica de tal manera que los salientes (3; 301; 302; 303; 304) del elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) penetren en el sustrato y de tal manera que por lo menos una parte del material termoplástico de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) y el material termoplástico de los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) se licúen,
detener la excitación mecánica de manera que el material termoplástico de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) y el material termoplástico de los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) se vuelvan a solidificar.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que aplicar la fuerza de presión al elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) comprime el sustrato en una parte del sustrato en la que el elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) está dispuesto, en el que preferentemente cuando se aplica la fuerza de presión al elemento conector (1; 101; 102; 103; 104) una densidad del sustrato en la parte del sustrato en la que está dispuesto el elemento conector aumenta hasta que sea suficientemente elevada para permitir que los salientes penetren en el sustrato y el material termoplástico de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) y el material termoplástico de los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) se licúen, en el que preferentemente el procedimiento comprende detener la aplicación de la fuerza de presión después del material termoplástico de los salientes (3; 301; 302; 303; 304) y el material termoplástico de los elementos de enlace (4; 401; 402; 403; 404) se vuelve a solidificar.
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