• 한국공작기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.63-70
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• 2008

Conical horn is used in many high frequency ultrasonic horns, to achieve a longitudinal vibration mode across a wide ultrasonic tool horn output surface. Modal analysis is method for designing tuned ultrasonic tool horn and for the prediction natural frequency of ultrasonic tool horn vibration mode. The design of ultrasonic horn is based on prototype estimate obtained by FEM analysis. The FEM simulated ultrasonic tool horn is built and characterized experimentally through laser vibrometer and electrical impedance analysis. In this paper, FEM analysis is developed to predict the natural frequency of ultrasonic tool horn and use of in the optimal design of ultrasonic horn shape.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.652-658
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• 2016

본 논문에서는 유한 요소법(FEM) 시뮬레이션을 사용하여 초음파 미세패턴 성형에 사용되는 초음파 공구혼을 이론적 연구와 유한요소해석을 통하여 조사 하였다. 이 방법은 FEM 해석으로 얻어진 초기 설계 추정치에 기초한다. 초음파 미세패턴 성형에 필요한 고유주파수와 공구 혼의 공진주파수를 유한요소해석을 통하여 예측하였다. ANSYS S/W를 이용한 FEM 분석은 초음파 혼의 진동모드 형상의 최적 설계기술로 공진 주파수를 예측하기 위해 사용하였다. 초음파 진동자에 전원이 공급되면, 초음파 진동자에 공급된 전기에너지가 기계적인 운동에너지로 변환되어 진동이 발생하게 된다. 초음파 공구혼의 종진동 에너지를 이용하여 절연시트위에 RFID TAG 패턴 성형을 하게 된다. 초음파 진동을 이용한 마이크로 단위의 형상정밀도 향상을 위해서는 공구혼의 종진동모드만을 이용하여 성형 해야 한다. 본 연구에서는 초음파 마이크로패턴 성형에 필요한 공구혼의 고유진동수 및 진동모드를 갖는 설계변수를 고찰하고, 유한요소해석 결과를 바탕으로 공구혼을 제작함으로써 마이크로패턴 성형에 응용하고자 한다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 RFID TAG의 미세패턴 성형을 위한 초음파 공구혼의 최적설계 및 제작에 반영하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권4호
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• pp.717-722
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• 2013

In this study, we investigated the design of a wire wedge bonding ultrasonic tool horn using finite element method (FEM) simulations. The proposed method is based on an initial design estimate obtained by FEM analysis. An ultrasonic excitation causes various vibrations of a transducer horn and capillary. A simulated ultrasonic transducer horn and resonator are then built and characterized experimentally using a laser interferometer and electrical impedance analyzer. The vibration characteristics and resonance frequencies close to the exciting frequency are identified using ANSYS. FEM analysis is developed to predict the resonance frequency of the ultrasonic horn and use it in the optimal design of an ultrasonic horn mode shape.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4735-4741
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• 2010

초음파 금속 용착은 신소재, 도금 구조물 등과 같은 다양한 재료의 용착에 대한 가능성 때문에 광범위한 분야에서 사용되고 있으며 용착 조건도 다양하다. 본 연구에서는, 이종 금속 박판의 초음파 금속 용착을 위해 설계된 단부가형 한파장 혼은 유한요소해석 하였다. 유한유소해석은 초음파 혼의 최적 설계와 초음파 공구혼의 고유 주파수를 예상하기 위해 사용되었다. 그리고 설계된 한파장 스텝 혼은 고유 주파수 분석 시스템을 사용하여 실험적으로 검증하였다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.53-60
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• 2004

We have developed and manufactured an experimental ultrasonic polishing machine with frequency of 20kHz at the power of vibration 1.7㎾ for effective ultrasonic polishing in processing of high hardness material. Design of the horn is performed by the FEM analysis. The following conclusions were empirically deduced through experimental results to clarify the major elements which affect the surface roughness during the ultrasonic process by following the experimental plans. The ultrasonic polishing machine has been developed in parts of structure part, ultrasonic generator, vibrator. We were able to process the high hardness material without difficulty as a result of ultrasonic polishing by utilizing the groove added step-type horn. Through analyzing by applying the experimental plans, the rotating speed of the horn was determined to be the major factor in influencing the surface roughness. In the case of ceramic, wafer, we were able to obtain good surface roughness when the feed rate and the ultrasonic output were higher. Because the load on slurry particle increases when the ultrasonic output is higher, the processed surface becomes worse in the case of optical glass.