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제안 방법
- (1) 40,000Hz의 가진 주파수와 공진이 발생되는 고유 진동수 사0,000Hz의 값을 얻기 위하여 초음파 금속 용착용 혼의 길이'L”을 봉의 진동 방정식을 통하여 결정 하였다•
- (3) Modal 해석과 Harmonic 해석을 통해 얻을 결과로 혼을 제작 하였으며, 혼의 출력부인 팁 부분에 광센서를 사용하여 종 방향 최대 변위를 측정하였다. 그 결과 12.
- 40,000Hz의 가진 주파수를 갖는 초음파 금속 용착기에 주파수 공진이 발생하도록 하는 고유 진동수 40,000Hz의 혼을 설계 및 제작, 검중 하였다.
- Fig. 2는 혼의 3D 모델링 형싱이며, Fig. 3은 2D 도면을 나타낸 것으로, 초음파 금속 용착기의 진동자에 부여되는 가진 주파수는 40, 000Hz로 고정 이 되어 있기 때문에 본 연구에서는 주파수 공진이 발생하도록 봉의 진동방정식을 통하여 진폭의 변위를 최대로 갖게 하는 혼의 전체 길이를 63mm로 설정하였다. a 길이는 가진 주파수 40, 000Hz에 가장 근접한 혼의 전체 길이의 약 1/8인 8mm로 설계 하였다
- 한다. 광센서에 의하여 측정된 약 4, 000여개의 전압 측정값을 받아 센서의 민감도(Sensitivity)에 따라 진폭값을 얻고 Origin Tool을 이용하여 FFT 분석을 하였다. 그 결과 40, 000Hz에서 RMS진폭 값이 약 8.
- 또한 혼을 제작하여 진폭성능 시험과 FFT분석 통하여 혼의 종 방향의 최대변위를 확인 하였다.
- 본 연구에서는 40, 000Hz의 가진 주파수를 갖는 초음파 금속 용착용 Tool인 혼을 진동방정식을 통하여 전체길이를 결정하였고, Modal 해석을 통하여 40, 000Hz 혼의 최적설계를 하였다. 또한 혼을 제작하여 진폭성능 시험과 FFT분석 통하여 혼의 종 방향의 최대변위를 확인 하였다.
- 설계된 혼의 검증을 위하여 티타늄 합금 소재를 이용하여 혼을 제작하였으며, 광센서(Opticsd sensor)를 이용하여 혼의 진폭을 측정하였다. Table 4는 광센서의 주요 사양을 나타내었고, Fig.
- 5x1 의 크기로 2개의 팁으로 설계하였다. 혼의 스텝 부분에서 발생하는 집중응력을 최소화시키기 위하여 R값을 주었으며, 혼의 형상변수에 따라 혼의 고유진동수가 변화하므로, 가진 주파수 40, 000Hz에 근접한 고유진동수를 갖기 위해 형상변수 b의 값을 정수배 만큼 변회시켜가며 modal 해석을 하여 혼을 설계 하였다.
대상 데이터
- 혼은 통상 반파장의 공명체로 그 재질은 일반적으로 알루미늄 합금이나 티타늄 합금이 사용되고 있는데, 음향학적 성질과 강도 성질이 우수한 티타늄 합금이 넓게 쓰이고 있다. 그중에서 본 연구에서는 티타늄 합금을 사용하였다.
- 부스터와 맞닿는 혼의 입력면 직경은 부스터와 같은 23mm, 부스터와 볼트 체결 부분의 직경은 7.5mm, 팁의 크기는 35x3.5x1 의 크기로 2개의 팁으로 설계하였다. 혼의 스텝 부분에서 발생하는 집중응력을 최소화시키기 위하여 R값을 주었으며, 혼의 형상변수에 따라 혼의 고유진동수가 변화하므로, 가진 주파수 40, 000Hz에 근접한 고유진동수를 갖기 위해 형상변수 b의 값을 정수배 만큼 변회시켜가며 modal 해석을 하여 혼을 설계 하였다.
데이터처리
- 설계한 혼을 ANSYS Tool을 이용하여 modal 해석을 수행하였다. Table 2 는 전체 길이는 일정하게 고정하고, Fig.
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