KR20220009269A - 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드 - Google Patents

분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법은 하부하우징의 형상을 고려하여 목적함수 및 설계변수 결정 단계; 상기 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계; 상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계; 상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계; 상기 선정된 설계영역에서 수치해석 단계; 및 상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드{Method for designing a flow path of routing composite head with improved dust suction performance and a drill for composite head designed thereby and the composite head using the drill}
본 발명은 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드에 관한 것이다.
탄소 섬유 강화 복합 재료는 다른 종류의 섬유에 비해 비강도, 비탄성, 내열성과 같은 물성이 우수하고, 고탄성 복합체를 만들 수 있는 장점이 있다. 현재 탄소 섬유 강화 복합 재료는 소재고유의 특성인 비강성, 내식성, 내마모성, 고강도 등으로 인해 현재 항공 산업에 많이 사용되고 있다.
또한, 탄소 섬유 강화 복합 재료는 스포츠 용품, 기계구조물, 자동차 등 많은 분야에서의 사용이 점차 증가하고 있다.
그런데, 탄소섬유복합재의 가공으로 인해 발생하는 CFRP 분진은 품질뿐 만 아니라 작업 환경까지 저하시키며, 작업자의 호흡기로 직접 유입되는 경우 각종 호흡기질환을 유발하게 되며, CFRP 분진은 호흡기 외에도 안구에 유입되어 각종 안(眼)질환을 발병시킬 수 있다.
특히, 라우팅 가공은 분진이 많이 발생하는 가공으로, 분진의 처리가 매우 중요하다고 볼 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 드릴링 헤드와 워터젯 헤드를 모두 장착한 복합가공헤드를 개발하여 품질 및 작업환경을 개선하고 있는 추세이다.
그리고, 공작물의 중요 가공 방법인 드릴링(Drilling), 라우팅(Routing)을 작업할 수 있는 드릴링, 그리고 공작물을 절단(Cutting)할 수 있는 워터젯이 동시에 있는 겐트리 타입(Gantry type) 복합 공작기계는 드릴링 및 워터젯이 하나의 크로스레일 상에 각각 별도로 설치되는 구조를 갖는다.
이와 같은 종래의 복합헤드에는 대한민국 등록특허공보 제10-2028904호의 "드릴링 및 워터젯 복합헤드"(이하, 종래기술이라 칭함)가 있다.
이렇게 드릴링 및 워터젯이 구비되는 복합헤드는 CFRP 분진을 흡입할 때 압력손실이 발생하여 분진을 흡입할 수 있는 효과가 낮아지는 문제가 있었다. 이에 따라 CFRP 분진이 전자기기 및 기기장치 내부로 이동함으로써 장치가 고장나거나 화재가 발생하는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는 CFRP가 가공되는 동안 분진을 가두고, CFRP 분진 흡입 시 압력 손실을 최소화할 수 있도록 복합헤드 유로의 형상을 도출하여 드릴부를 설계하도록 함으로써, 압력손실을 최소화시킬 수 있는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법, 이에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법은 드릴하우징을 구비하는 드릴부와 워터젯이 각각 복합헤드에 설치되고, 상기 드릴하우징은 배출관이 일측면에 형성되는 상부하우징과 상기 상부하우징 하부에 형성되는 하부하우징을 포함하며, 상기 하부하우징은 상기 상부하우징 하부에 연결되는 연결관과 상기 연결관의 하부에 연결되고 측부에 노출홈이 형성되며 하단부에 분진흡입구가 형성된 몸체와 상기 연결체와 몸체 사이에 형성되는 연결체를 포함하는 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법으로, 상기 하부하우징의 형상을 고려하여 목적함수 및 설계변수 결정 단계; 상기 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계; 상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계; 상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계; 상기 선정된 설계영역에서 수치해석 단계; 및 상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적함수는 압력 손실률(p)이고, 상기 설계변수는 상기 목적함수에 영향을 미칠 수 있는 상기 분진흡입구의 직경(D1), 상기 노출홈에서 상하방향의 길이인 노출깊이(R_Y), 상기 노출홈에서 좌우방향의 길이 중 상기 분진흡입구의 반경 길이(D1/2)를 뺀 길이인 노출폭(R_X) 및 상기 연결관과 몸체 사이에 위치한 상기 연결체의 높이(L1)일 수 있다.
또한, 상기 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계에서 상기 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 상기 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 상기 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 상기 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하일 수 있다.
또한, 상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계에서는 상기 직경(D1), 연결체의 높이(L1), 노출깊이(R_Y) 및 노출폭(R_X)를 조합하여 상기 목적함수의 민감도를 파악할 수 있다.
또한, 상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계에서는 상기 선정된 설계 영역에서 형성되는 저항곡선과 압력곡선의 기울기와 접점을 통해 상기 최적점을 탐색할 수 있다.
또한, 상기 수치해석 결과를 통해 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계는 수치해석을 통해 최적의 설계변수 값을 결정하고 최적의 형상을 결정할 수 있다.
또한, 상기 설계 영역 선정단계는 상기 설계변수에 대한 목적함수를 결정하기 위해 경계 조건을 고정하는 경계 조건 고정단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 드릴하우징의 하단부에서 대기압 조건이고, 상기 배출관에서 질량유량이며, 작동유체가 25℃의 공기로 고정될 수 있다.
또한, 상기 최적점은 상기 직경(D1)이 66 mm, 상기 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 상기 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 상기 노출폭(R_X)은 15 mm 일 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부일 수 있다.
또한, 상기 연결체는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결체는 0도 초과 60도 이하로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결체는 45도로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 드릴부는, 상기 드릴부재 상부에 상기 드릴부재가 상하로 이동 가능하도록 연결되는 이동부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 상기 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 상기 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 상기 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하일 수 있다.
상기 직경(D1)이 66 mm, 상기 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 상기 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 상기 노출폭(R_X)은 15 mm 일 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드는 제10 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법은 압력손실을 최소화하는 복합헤드 유로의 형상을 도출하여 분진 흡입 성능이 향상된 복합헤드용 드릴부를 설계할 수 있도록 함으로써, 압력손실을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드는 하나의 헤드로 작업대상물인 탄소섬유 복합재를 용이하게 가공 또는 절삭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 하부하우징의 몸체와 연결관 사이에 연결체가 연결되어 가공 또는 절삭할 때 발생하는 분진을 효과적으로 흡입할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 이동부재가 작업대상물을 가공하기 위한 드릴부재를 상하로 이동시켜 작업대상물을 용이하게 드릴링 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 하부하우징의 하단부에 분진흡입구가 형성되어 작업대상물을 드릴링 할 때 발생하는 분진을 용이하게 흡입할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 연결체가 45도로 경사지게 형성됨으로써, 분진의 흡입 시 발생되는 저항을 최소화시켜 압력손실을 감소시킴으로써, 분진이 용이하게 흡입되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부는 분진의 흡입이 용이하게 이루어 질 수 있으면서도, 기존의 드릴하우징에서 하부하우징만을 변경하므로, 제작 시 발생하는 추가적인 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 기준 드릴부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부의 설계변수를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부의 설계변수 변화에 따른 압력손실 변화를 주 효과 도포(Main effects plot)를 이용하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부의 압력손실을 최소화하기 위한 것을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 드릴부의 각각의 실시예들과 기준 드릴부를 비교하여 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 드릴부의 각각의 실시예들과 기준 드릴부의 압력손실을 비교한 것을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 드릴부의 격자테스트의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부의 저항곡선과 압력곡선을 비교한 그래프이다.
도 13은 설계변수의 변화에 따른 저항곡선을 비교한 그래프이다.
도 14는 설계변수가 압력손실에 미치는 정도를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 드릴부의 각각의 실시예들과 기준 드릴부의 압력 손실 정도에 따른 압력손실정도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법을 나타낸 순서도이다.
도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법(S100)은 압력손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시킬 수 하기 위해서 목적함수 및 설계변수 결정단계(S110), 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계(S120), 상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계(S130), 상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계(S140), 상기 선정된 설계영역에서 수치해석 단계(S150) 및 상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계(S160)를 포함한다.
이때, 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법(S100)은 도2 내지 도6을 참조하여 복합헤드용 드릴부 및 이를 포함하는 복합헤드에 대해 설명한 후 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드의 정면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드(100)는 압력손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시킬 수 하기 위해서 바디부(110), 구동부(120), 회전부(130), 워터젯(150) 및 드릴부(170)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합헤드(100)는 탄소섬유복합재(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)를 가공할 때 발생하는 분진을 가공과 동시에 흡입하여 미세하게 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 장비의 고장 및 화재 발생을 사전에 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합헤드(100)는 공작물의 가공 공정에 따라　드릴부(170) 및 워터젯(150)의 사용을 전환하여, 좌우 방향을 따라 이동하는 구간 전체에서　드릴링 공정. 라우팅 공정 및 절삭 공정의 전환 및 각 공정의 수행이 가능하다.
한편, 바디부(110)는 내부에 회전부(130)가 결합될 수 있도록 수용부(미도시)가 형성될 수 있다. 바디부(110)의 하단부는 단면이 반원형상으로 형성될 수 있다. 바디부(110)의 상부에는 원기둥 형상으로 형성된 구동부(120)가 연결되어 회전부(130)를 바디부(110)를 기준으로 좌우로 회전시킬 수 있다.
구동부(120)는 내부에 샤프트(미도시)를 회전시키는 구동모터(미도시)가 설치될 수 있다. 이때 샤프트는 회전부(130)와 연결되어 구동모터의 구동력을 회전부(130)로 전달할 수 있다. 또한, 구동부(120)는 내부에 구동모터를 바디부(110)와 연결하는 베어링, 케이싱, 연결보스, 볼트 등의 부품이 설치될 수 있다.
회전부(130)는 바디부(110)의 하단부에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이때 회전부(130)는 소정의 각도 범위로 좌우 왕복 회전할 수 있다. 회전부(130)의 좌측면에는 워터젯(150)이 설치될 수 있고, 회전부(130)의 하측면에는 드릴부(170)가 설치될 수 있다. 회전부(130)의 내부에는 바디부(110)와 연결되는 가공모터(미도시)가 설치되어 드릴부(170) 및 워터젯(150)에 구동력을 제공할 수 있다.
워터젯(150)은 공작물을 절삭 또는 가공하기 위해서 회전부(130)의 좌측면에 돌출 형성될 수 있다. 이때, 워터젯(150)은 회전부(130)의 내부에 설치되는 가공모터와 연결되고 물과 연마제를 외부에서 공급받아 분사할 수 있다.
워터젯(150)은 탄소섬유복합재 등의 공작물에 물 또는 연마제 등을 분사하여 절삭 가공할 수 있다. 회전부(130)에는 워터젯(150)과 직교하는 위치에 드릴부(170)가 설치될 수 있다.
드릴부(170)는 탄소섬유복합재 등의 공작물에 구멍을 뚫거나 가공함과 동시에 발생되는 분진을 흡입할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기준 드릴부의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴부를 나타낸 단면도이며, 도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부를 나타낸 단면도이다.
하기에서는 본 발명에 따른 드릴부의 각 실시예들을 설명하기로 하며, 제1 실시예, 제2 실시예로 표현하는 것은 각 실시예를 구분하기 위한 것일 뿐, 실시예의 순서에 의미를 두지 않을 수 있다.
도 3, 5, 6을 참고하면, 본 발명의 기준 드릴부 및 제1, 2 실시예에 따른 드릴부(170)는 탄소섬유복합재 등의 공작물을 가공하고 이때 발생되는 분진을 흡입하기 위해서 드릴하우징(171), 고정부재(172), 이동부재(173), 드릴부재(175) 및 배출관(177)을 포함할 수 있다.
드릴하우징(171)은 내부에 고정부재(172), 이동부재(173) 및 드릴부재(175)가 설치될 수 있다. 그리고, 드릴하우징(171)은 상부하우징(1710) 및 하부하우징(1720)을 포함할 수 있다. 상부하우징(1710)의 일측면에는 배출관(177)이 형성될 수 있고, 내부에는 배출관(177)과 연통되는 제1유로(1710U)가 형성될 수 있다.
하부하우징(1720)은 상부하우징(1710)의 하부에 형성될 수 있다. 그리고, 하부하우징(1720)은 내부에 제1유로(1710U)와 연통되는 제2유로(1720U)가 형성될 수 있다. 또한, 하부하우징(1720)은 연결관(1721), 몸체(1722) 및 연결체(1723)을 포함할 수 있다.
연결관(1721)는 상부하우징(1710)의 하부에 형성될 수 있다. 그리고, 하부하우징(1720)은 연결관(1721)를 통해 상부하우징(1710)과 연결될 수 있다. 몸체(1722)는 연결관(1721)의 하부에 형성되며 측부에 고정부재(172)의 하부를 노출시키는 노출홈(1722h)이 형성될 수 있다. 또한, 몸체(1722) 하단부에는 분진흡입구(1720d)가 형성될 수 있다.
여기서, 노출홈(1722h)은 상하방향의 길이인 노출깊이(R_Y)와, 좌우방향의 길이 중 분진흡입구(1720d)의 반경 길이(D1/2)를 뺀 길이인 노출폭(R_X)이 변경됨에 따라 크기가 변경될 수 있다.
부가적으로, 노출홈(1722h) 좌우방향의 길이에서 분진흡입구(1720d)의 반경 길이(D1/2)를 빼는 제외하는 이유는 노출홈(1722h)이 고정부재(172)의 하부를 노출시키기 위해서는 폭이 분진흡입구(1720d)의 반경 길이(D1/2)보다 길어야 하기 때문이다.
연결체(1723)은 연결관(1721)와 몸체(1722) 사이에 형성될 수 있다. 그리고, 연결체(1723)은 연결관(1721)와 몸체(1722)를 연결시킬 수 있다. 또한, 연결체(1723)은 테이퍼진 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 연결체(1723)은 원형 단면으로 형성될 수 있다. 또한, 연결체(1723)은 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 연결체(1723)의 상단의 직경은 연결관(1721)의 직경과 동일하게 마련되고, 연결체(1723)의 하단의 직경은 몸체(1722)의 직경과 동일하게 마련될 수 있다.
그리고, 연결관(1721)의 직경은 몸체(1722)의 직경과 같거나 보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 연결체(1723)은 몸체(1722)에서 연결관(1721) 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 형성됨으로써, 압력손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 연결체(1723)의 높이(L1)가 증가할수록 연결체(1723)의 기울기가 증가할 수 있다.
부가적으로, 연결체(1723)은 기울기가 0도 초과 60도 이하로 형성되어 경사지게 형성될 수 있다. 그리고, 연결체(1723)은 기울기가 45도로 형성될 때 압력손실이 최소화될 수 있다. 부가적으로, 연결체(1723)의 기울기가 0도인 경우 몸체(1722)와 연결관(1721)는 직교하는 형태로 연결될 수 있다. 또한, 연결체(1723)의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 m 이하로 마련될 수 있다. 또한, 연결체(1723)은 드릴하우징(171)의 내부로부터 배출관(177)으로 분진이 흡입될 때 발생되는 흡입 압력손실을 감소시킬 수 있다.
고정부재(172)는 상부는 회전부(130)의 내부에 설치되고 하부는 드릴하우징(171) 내부에 설치될 수 있다. 그리고, 고정부재(172)의 상부에는 바디부(110)와 연결된 가공모터와 연결될 수 있다. 또한, 고정부재(172)의 내부에는 이동부재(173)가 설치될 수 있다.
그리고, 이동부재(173)는 고정부재(172)의 내부로 인입 또는 상측으로 인출될 수 있다. 즉, 이동부재(173)는 상하방향으로 이동될 수 있다.
또한, 이동부재(173)의 하부에는 드릴부재(175)가 결합될 수 있다. 드릴부재(175)는 다이아몬드 등의 재질로 형성될 수 있다.
정리하면, 고정부재(172)는 드릴부재(175)를 드릴링 공정을 할 위치에 배치시킬 수 있으며, 이동부재(173)는 상하로 이동되며 드릴부재(175)를 상하로 이동시켜 드릴링 가공을 할 수 있다.
드릴부재(175)는 탄소섬유복합재 등의 공작물을 드릴링 가공할 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 드릴부재(175)의 외측면에는 탄성부재가 결합되어 드릴부재(175)가 탄소섬유복합재 등의 공작물과 밀착하면서 발생되는 충격을 완화할 수 있다.
배출관(177)은 드릴하우징(171)의 일측면에 형성될 수 있으며, 상기 드릴하우징(171) 내부에 형성된 분진은 배출관(177)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출관(177)은 원통형상으로 형성됨으로써 드릴하우징(171)에서 분진을 흡입할 때 발생하는 압력의 손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 기준 드릴부(170)는 연결체(1723)의 높이가 0 mm로 마련되어 몸체(1722)와 연결관(1721)가 직교하는 형태로 연결될 수 있다. 그리고, 기준 드릴부(170)와 제1, 2 실시예에 따른 드릴부(170)는 연결체의 높이(L1), 분진흡입구(1720d)의 직경(D1), 노출깊이(R_Y), 노출폭(R_X)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법(S100)은 하부하우징(1720)의 제2유로(1720U)를 변경시켜 압력손실을 최소화할 수 있는 드릴부(170)를 설계할 수 있도록 할 수 있다.
추가적으로, 분진흡입구(1720d)의 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하로 형성될 수 있다.
또한, 직경(D1)이 66 mm, 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 노출폭(R_X)은 15 mm으로 형성될 때 압력손실이 최소화될 수 있다.
부가적으로, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도9, 도10, 도15에서 본 발명에 따른 기준 드릴부는 Reference model로 표현할 수 있다. 그리고, 도9, 도10, 도15에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴부는 Center point 또는 2k(center)로 표현할 수 있다. 또한, 도9, 도10, 도15에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부는 Optimum model 또는 2k(optimum)으로 표현할 수 있다.
이하에서는 분진 흡입 시 압력손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시키기 위해서 본 발명에 따른 드릴부들을 설계하는 방법에 대해 설명한다. 추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법은 상부하우징(1710)의 형상이 고정된 복합헤드의 유로를 설계할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법은 하부하우징(1720)의 형상을 변경함으로써 분진 흡입성능을 향상시킬 수 있는 유로를 설계할 수 있다.
도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법(S100)은 압력손실을 최소화하여 탄소섬유복합재의 분진의 흡입성능을 향상시킬 수 하기 위해서 목적함수 및 설계변수 결정단계(S110), 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계(S120), 상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계(S130), 상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계(S140), 상기 선정된 설계영역에서 수치해석 단계(S150) 및 상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계(S160)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법(S100)은 복합헤드(100)가 작업중에 발생하는 탄소섬유복합재(CFRP) 분진을 효과적으로 회수하기 위해 복합헤드용 드릴부의 유로를 설계할 수 있다.
탄소섬유복합재(CFRP) 분진을 효과적으로 회수하기 위해서는 압력손실이 최소화하는 유로설계가 필요하므로 복합헤드의 내부 유동특성을 분석하여 내부 압력손실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적함수 및 설계변수 결정단계(S110)는 하부하우징(1720)의 형상을 고려하여 목적함수 및 설계변수 결정할 수 있다. 그리고, 목적함수 및 설계변수 결정단계(S110)에서는 목적함수를 최소화하기 위하여 하부하우징(1720)의 형상을 결정하는 설계 변수를 선택할 수 있다.
이때, 목적함수는 분진이 드릴하우징(171)의 하단으로부터 드릴부(170)의 내부로 유입된 후 배출관(177)으로 배출될 때 압력이 손실되는 정도를 나타내는 압력 손실률(p)일 수 있다. 즉, 복합헤드용 드릴부 설계 방법(S100)은 압력손실률(p)을 최소화할 수 있도록 하부하우징(1720)의 형상을 결정하는 것에 목적이 있으므로 목적함수는 압력 손실률(p)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 목적함수인 압력 손실률(p)에 영향을 미칠 것이라 인식되는 설계변수들은 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 분진흡입구(1720d)의 직경(D1) 일 수 있다. 여기서, 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 분진흡입구(1720d)의 직경(D1)은 앞서 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 복합헤드용 드릴부의 형상을 고려한 설계 변수는 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 분진흡입구(1720d)의 직경(D1)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계(S120)에서는 압력손실률을 최소화하기 위해 설계변수의 범위를 한정함으로써 적절한 설계영역을 설정할 수 있다.
설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정 단계(S120)에서는 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하일 수 있다.
이와 같이 설계 변수와 설계영역이 결정되면 해석을 위한 최적의 격자계를 구성하게 되는데 본 발명에서는 격자의존성을 제거하기 위한 테스트를 드릴부의 경계조건에서 실행할 수 있다.
또한, 격자계는 ANSYS ICEM-CFD를 사용하여 비정렬격자계(unstructured grid)로 생성하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고정변수를 선정하는 단계(S120)에서는 수치해석 결과의 신뢰성을 높이기 위해 격자테스트를 수행하고, 드릴부의 경계조건을 나타낼 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 드릴부의 격자테스트의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참고하면, 수치해석 결과의 신뢰성을 높이기 위해 복합헤드의 격자테스트를 수행하였고 약 230 만개(Selected point)에서 수치해석 결과가 일정한 것을 나타낼 수 있다.
또한, 복합헤드의 비압축성 난류흐름(turbulent flow) 분석을 위해 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식을 이용할 수 있다. 난류의 흐름을 분석하기 위해 난류모델(turbulent model)은 유동박리(flow separation)의 예측에 유리한 SST model을 사용할 수 있다.
그리고, 설계 영역 선정단계는 설계변수에 대한 목적함수를 결정하기 위해 경계 조건을 고정하는 경계 조건 고정단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 입구인 드릴하우징의 하부하우징 하단부에서의 경계 조건은 균일한 상태의 대기압 조건이고, 출구인 배출관에서의 경계 조건은 질량유량(mass flow rate)이며, 작동유체(working fluid)가 25℃의 공기로 고정될 수 있다.
상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계(S130)에서 설계 변수인 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 직경(D1)을 제어하여 목적함수가 최소가 될 수 있는 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 직경(D1)을 조합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 선정된 설계 영역에서 상기 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계(S140)에서는 상기 선정된 설계 영역에서 설계변수를 조합하기 위해 실험계획법을 사용할 수 있다.
실험계획법은 이상변동을 가져오는 원인 중에서 중요한 원인을 적은 비용으로 선정하고 효과를 수량적으로 측정하기 위한 방법으로, 두 종류의 인자를 대상으로 하여 인자들의 효과를 개별적으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부(170)의 설계변수에 의한 유동특성을 알아보기 위해 실험계획법 중 하나인 2k 요인실험법을 사용할 수 있고, 분석은 상용프로그램인 Minitab 14를 사용할 수 있다.
다시 말해, 상기 설계변수를 조합하는 단계는 2k 요인실험법을 통해 상기 드릴부의 설계변수에 의한 흡입압력손실 변화를 알아볼 수 있다. 이를 통해 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 직경(D1)을 조합하여 목적함수의 민감도를 파악할 수 있다.
선정된 설계변수는 2k 요인실험 및 CFD를 활용하여 설계변수 변화에 따른 흡입성능 변화를 분석할 수 있다.
2k 요인실험법에 적용된 실험조건은 하기 표 1과 같다.
[표 1]
Figure pat00001
2k 요인실험법이란 k개의 인자에 대해 각각의 인자의 수준을 실험을 수행하여 각 인자의 유의성을 판정하는 방식이다. 이때, 4가지 인자의 모든 효과를 구하려면 실험의 크기를 24 = 16회로 하여 인자들의 주 효과와 교호 작용을 구해야 한다.
본 발명의 일 실시예에서 관심 있는 인자의 수, 실행할 수 있는 실험의 수, 비용, 시간 등을 고려하여 의미가 적은 고차의 상호작용을 교락시켜서 실험의 횟수를 적게 하는 일부실시법(fractional factorial designs)으로 2k 요인실험을 수행하였다.
본 발명의 일 실시예에서 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 목적함수에 주요한 영향을 미치는 설계변수 조합 결정 단계(S130)에서는 16개의 조합된 실험점 중에서 2k 요인실험법에 의해 목적함수에 주요한 영향을 미치는 설계 변수 조합을 결정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 설계변수 변화에 따른 압력손실(Ps_Loss) 변화를 주 효과 도포(Main effects plot)를 이용하여 나타내는 그래프이다.
도 13은 설계변수의 변화에 따른 저항곡선을 비교한 그래프이다.
설계 변수가 압력 손실에 미치는 영향을 주 효과도표(Main effects plot)를 이용하여 4개 인자의 주 영향력을 분석하였다. 주 효과도표의 분석결과를 종합하면, 설계 변수가 압력 손실에 영향을 주는 정도를 알 수 있으며, 특히 분진이 흡입되는 드릴부(170)의 입구부인 분진흡입구(1720d)의 직경(D1)은 압력 손실에 큰 영향을 준다.
즉, 드릴부(170)의 입구부인 분진흡입구(1720d)의 직경(D1)을 제어함으로써 원하는 압력 손실 값을 얻을 수 있다.
이때, 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X), 노출깊이(R_Y), 직경(D1)이 증가할수록 압력손실은 감소할 수 있다. 도14의 파레토 차트(Pareto Chart)를 참고하면, 압력손실에 영향을 주는 설계변수는 직경(D1), 노출깊이(R_Y), 연결체의 높이(L1), 노출폭(R_X) 순으로 압력손실에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 선정된 설계 영역에서 수치해석 단계(S150)는 복수개의 실험점에서 수치 해석을 통해 목적함수 값을 얻을 수 있다. 또한, 복합헤드의 내부 유동특성은 수치해석(Computational fluid dynamics)을 활용하여 분석할 수 있다.
이때, 드릴부(170)의 경계조건은 대기압 조건에서 출구는 질량유량으로 설정하였으며, 작동유체는 25℃의 공기로 설정할 수 있다. 또한, 드릴부(170)의 유동해석은 상용 3차원 점섬유체 해석 프로그램인 ANSYS CFX-17.1를 통해 해석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 수치해석결과를 통해 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계(S160)에서는 수치해석단계에서 얻어진 결과를 토대로 하여 설계영역에서 최적점을 탐색한다. 또한, 저항곡선과 압력곡선의 기울기와 접점을 통해 상기 최적점을 탐색할 수 있다.
도 12를 참조하여 설명하면, 저항곡선(System curve)과 압력곡선(Pressure curve)이 만나는 접점(Operating point)에서 흡입이 발생되는데, 압력손실을 최소화하게 되면 저항곡선의 기울기값이 내려가게 된다. 그리고, 저항곡선(System curve)과 압력곡선(Pressure curve)이 만나는 접점(Operating point)이 오른쪽으로 이동하게 되어 흡입량이 증가되므로 흡입성능이 더 향상될 수 있게 된다.
따라서, 저항곡선(System curve)과 압력곡선(Pressure curve)이 만나는 접점이 더 오른쪽에 위치하는지 비교하여 최적점을 탐색할 수 있다. 또한, 수치해석을 통해 최적의 설계변수 값을 결정하고 최적의 형상을 결정할 수 있다.
도 8을 참고하면, 드릴부(170)의 하우하우징(1720) 형상은 직경(D1)이 66 mm, 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 노출폭(R_X)은 15 mm 인 지점에서 압력손실이 최소화될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 기준 드릴부 및 제1, 2 실시예를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 기준 드릴부 및 제1, 2 실시예의 압력손실을 비교한 것을 나타낸 것이다.
도 9 및 10을 참고하면, 반응적합화를 통해 도출된 드릴부의 성능은 CFD를 활용하여 검증하였고, 기준 드릴부의 성능과 비교 분석하면 반응적합화를 통해 도출된 드릴부는 기준 드릴부보다 압력손실이 약 9% 감소(A decrease of about 9%)될 수 있다.
즉, CFRP 분진 흡입성능을 향상시키기 위해 드릴부의 유로설계를 수행함으로써, 도출된 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 드릴부(170)는 기준 드릴부보다 분진을 흡입하는 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부(170)는 기준 드릴부(170)에 비해 내측 또는 근방에서 유동박리(separation)가 발생하지 않고 부드럽게 흐를 수 있으며, 이에 따라 흡입 압력손실이 감소될 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부(170)는 기준 드릴부(170)에 보다 내부유동흐름이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합헤드용 드릴부 설계 방법을 통해 제작되는 드릴부(170)들을 정리하여 설명한다. 도3, 도5, 도6을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴부(170)는 드릴하우징(171), 고정부재(172), 이동부재(173), 드릴부재(175), 배출관(177)을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 기준 드릴부(170)는 연결체(1723)의 높이가 0 mm로 마련되어 몸체(1722)와 연결관(1721)가 직교하는 형태로 연결될 수 있다. 그리고, 기준 드릴부(170)와 제1, 2 실시예에 따른 드릴부(170)는 연결체의 높이(L1), 분진흡입구(1720d)의 직경(D1), 노출깊이(R_Y), 노출폭(R_X)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 기준 드릴부 및 제1, 2 실시예에 따른 드릴부의 압력손실정도를 나타낸 그래프이다.
도 15를 참고하면, Reference model은 기준 드릴부(170)가 설치됨으로써 발생하는 압력 손실을 나타낸 것이다. Center point는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴부(170)가 설치됨으로써 발생하는 압력손실을 나타낸 것이다. Optimum model은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부(170)가 설치됨으로써 발생하는 압력손실을 나타낸 것이다.
도 15를 참고하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴부(170)는 기준 드릴부(170)에 비해 압력손실을 약 9% 정도 감소시킬 수 있어, 분진 흡입률을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100 : 복합헤드
110 : 바디부 120 : 구동부
130 : 회전부 150 : 워터젯
170 : 드릴부 171 : 드릴하우징
1710 : 상부하우징 1710U : 제1유로
1720 : 하부하우징 1720U : 제2유로
1720d : 분진흡입구 1721 : 연결관
1722 : 몸체 1723 : 연결체
172 : 고정부재 173 : 이동부재
175 : 드릴부재 177 : 배출관
L1 : 연결체의 높이 R_X : 노출폭
R_Y : 노출깊이 D1 : 직경

Claims (17)

  1. 드릴하우징을 구비하는 드릴부와 워터젯이 각각 복합헤드에 설치되고, 상기 드릴하우징은 배출관이 일측면에 형성되는 상부하우징과 상기 상부하우징 하부에 형성되는 하부하우징을 포함하며, 상기 하부하우징은 상기 상부하우징 하부에 연결되는 연결관과 상기 연결관의 하부에 연결되고 측부에 노출홈이 형성되며 하단부에 분진흡입구가 형성된 몸체와 상기 연결체와 몸체 사이에 형성되는 연결체를 포함하는 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법으로서,
    상기 하부하우징의 형상을 고려하여 목적함수 및 설계변수 결정 단계;
    상기 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계;
    상기 선정된 설계 영역에서 설계 변수를 조합하는 단계;
    상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계;
    상기 선정된 설계영역에서 수치해석 단계; 및
    상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계를 포함하는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 목적함수는 압력 손실률(p)이고, 상기 설계변수는 상기 목적함수에 영향을 미칠 수 있는 상기 분진흡입구의 직경(D1), 상기 노출홈에서 상하방향의 길이인 노출깊이(R_Y), 상기 노출홈에서 좌우방향의 길이 중 상기 분진흡입구의 반경 길이(D1/2)를 뺀 길이인 노출폭(R_X) 및 상기 연결관과 상기 몸체 사이에 위치한 상기 연결체의 높이(L1)인 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 설계 변수의 상한 및 하한값을 결정하는 설계 영역 선정단계에서 상기 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 상기 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 상기 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 상기 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하인 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 조합된 설계 변수 중에서 2k 요인실험법에 의해 상기 목적함수에 주요한 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계에서는 상기 직경(D1), 연결체의 높이(L1), 노출깊이(R_Y) 및 노출폭(R_X)을 조합하여 상기 목적함수의 민감도를 파악하는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수치해석결과를 통해 상기 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계에서는 상기 선정된 설계 영역에서 형성되는 저항곡선과 압력곡선의 기울기와 접점을 통해 상기 최적점을 탐색하는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수치해석 결과를 통해 설계영역에서 최적점을 탐색하는 단계는 수치해석을 통해 최적의 설계변수 값을 결정하고 최적의 형상을 결정하는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 설계 영역 선정단계는 상기 설계변수에 대한 목적함수를 결정하기 위해 경계 조건을 고정하는 경계 조건 고정단계를 더 포함하는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 드릴하우징의 하단부에서 대기압 조건이고, 상기 배출관에서 질량유량이며, 작동유체가 25℃의 공기로 고정되는 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 최적점은 상기 직경(D1)이 66 mm, 상기 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 상기 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 상기 노출폭(R_X)은 15 mm 인 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 분진 흡입성능 향상을 위한 라우팅 가공용 복합헤드의 유로 설계 방법에 의하여 설계된 복합헤드용 드릴부.
  11. 제10 항에 있어서
    상기 연결체는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성된 복합헤드용 드릴부.
  12. 제11 항에 있어서
    상기 연결체는 0도 초과 60도 이하로 경사지게 형성되는 복합헤드용 드릴부.
  13. 제11 항에 있어서
    상기 연결체는 45도로 경사지게 형성되는 복합헤드용 드릴부.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 드릴부는,
    상기 드릴부재 상부에 상기 드릴부재가 상하로 이동 가능하도록 연결되는 이동부재를 포함하는 복합헤드용 드릴부.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 직경(D1)은 56 mm 이상 66 mm 이하이고, 상기 연결체의 높이(L1)는 0 mm 이상 21.76 mm 이하이고, 상기 노출깊이(R_Y)는 23.99 mm 이상 35.24 mm 이하이고, 상기 노출폭(R_X)은 5 mm 이상 15 mm 이하인 복합헤드용 드릴부.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 직경(D1)이 66 mm, 상기 연결체의 높이(L1)는 21.76 mm, 상기 노출깊이(R_Y)는 35.24 mm 및 상기 노출폭(R_X)은 15 mm 인 복합헤드용 드릴부.
  17. 제10 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 복합헤드용 드릴부를 포함하는 복합헤드.
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