Dynamic modelling and performance analysis of ultrasonic welding machines

Abstract

ÖZET ULTRASONIK KAYNAK MAKINALARININ DİNAMİK MODELLENMESİ VE PERFORMANS ANALİZİ Bu tezin amacı, termoplastiklerin kaynakla birleştirilmesinde kullanılan ultra- sonik kaynak makinalarının dinamik modellenmesi, titreşim özelliklerinin incelenmesi ve performans analizlerinin yapılmasıdır. Ayrıca bu tür sistemlerde kullanılan piezoelek- trik kısımların sistem üzerinde yarattığı etkiler parametrik olarak incelenmektedir. Süreksiz sistemlerin incelenmesinde kolayca kullanılan empedans metodu gelişti rilerek sürekli sistemlerin modellenmesi ve incelenmesinde kullanılmıştır. Bu yöntemin tatbiki ile ultrasonik kaynak sistemlerinde meydana gelen sehim ve kuvvet dağılımları analitik olarak tespit edilmiştir. Bu dağılımların yardımı ile bazı örneklerde maksimum enerji transferi için ideal tasarım parametreleri ortaya konmuştur.

IV ABSTRACT DYNAMIC MODELLING AND PERFORMANCE ANALYSIS OF ULTRASONIC WELDING MACHINES The aim of this thesis is to develop dynamic models of ultrasonic welding ma chines used for bonding of thermoplastics, to study their vibration characteristics and to make a performance analysis of such structures. Moreover, the effect of the piezoelec tric parts on these bonding systems is investigated and their contribution is discussed in terms of parametric studies. The impedance method, used very easily in analysis of discrete systems, is ex tended to modelling and analysis of continuous systems. This method is used to deter mine the displacement and force distributions in an ultrasonic machine's subsystems analytically. Furthermore, using displacement distributions, optimum design parame ters for several examples are found to determine the maximum power transmission and minimum energy losses.