KR102088641B1 - 휴대폰 소형 부품 착색용 표면처리 배럴 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 표면처리 배럴 조립체는 회전식 표면처리 장치의 한쌍의 회전 드럼 사이에 구비되어 회전하고, 회전 원심력에 따라 표면처리가 수행되는 제1 내측 공간부를 제공하는 배럴 하우징; 상기 제1 내측 공간부에 구비되고, 내부에 원통형의 제2 내측 공간부가 형성되며, 함몰된 단면형상이 곡면인 곡면홈이 내주면의 길이 방향을 따라 형성되는 외측 배럴; 및 상기 외측 배럴의 제2 내측 공간부에 수용되고, 내부에 표면처리 대상물을 수용하는 제2 내측 공간부가 형성되며, 원통형의 외형으로 형성되고, 돌출된 단면 형상이 곡면인 곡면돌기가 외주면의 길이 방향을 따라 형성되는 내측 배럴;을 포함하고, 상기 곡면홈의 곡률반경이 상기 곡면돌기의 곡률반경에 비하여 크게 형성된다.

Description

휴대폰 소형 부품 착색용 표면처리 배럴 조립체{Barrel assembly for surface treatment of small parts}

본 발명은 휴대푠에 사용되는 링형 부품 등 소형 금속 부품의 착색/표면 처리 방법에 이용되는 표면처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연마기는 진동연마기와, 고속 원심연마기와, 바렐 연마기를 들수 있다. 진동 연마기는 모터의 양단에 부착된 편심추(Unbalanced weight)에 의하여 발생하는 진동과 나선운동을 응용한 연마기로서 바렐 연마분야에서 가장 광범위하게 사용되고 있다. 연마석(Media)과 같이 혼입된 공작물은 환형의 바렐조에서 마찰운동에 의하여 연마하는데 거친 연마에서 광택까지 바리제거, 후레쉬 제거, 스케일 제거, 도금 전처리, 광택(Burnishing)등 각종 표면 마무리 용으로 사용된다.

상기 고속 원심연마기는 회전반(Turret)의 대칭 위치에 4개의 육각 바렐 탱크를 부착하여 회전축을 고속으로 선회시킬 때 발생하는 원심력을 이용한 연마기이다. 주로 회전반을 60 알피엠 이상 회전시키면 바렐 탱크내의 장입물(Mass) 에 원심력의 작용과 압력이 발생하는데 회전반의 반대 방향으로 회전하게된 바렐 탱크는 원심력에 의해 원주상의 가장 먼 내벽에서 연마석과 혼입된 공작물에 강한 압력과 마찰을 일으켜 단 시간 내에 연마가 이루어진다. 원심 연마기는 비교적 소형 제품의 연마에 적합하며 치밀한 연마가 가능하여 초동시의 회전수 조정을 적절히 하면 초소형 부품과 부러지거나 구부러지기 쉬운 박물 소형 제품도 처리 가능하다.

상기 바렐 연마기는 주로 회전 바렐 연마기를 사용하는바, 회전하는 바렐에 물과 괴립(pallet)상의 연마석과 연마할 부품을 함께 넣어 회전할 때 연마석이 연마할 부품을 마찰시켜 연마할 부품의 표면을 표면처리 한다.

상기와 같은 방식의 연마기는 과립상의 연마석과 연마할 부품과 물을 혼합하여 함께 진동토록 하거나 회전시켜 연마하는 것으로 소형부품의 연마에 유리하다.

그러나 휴대폰 등에 사용되는 소형 부품 특히 링형 부품의 경우 이와 같은 연마제를 투입하는 경우 착색된 표면이 벗겨지는 등의 품질에 문제를 줄 수 있다.

본 발명은 연마제나 표면 처리제 등을 투입하지 않고서도 일정한 조도 및 표면 품질 또는 착색 품질을 갖는 소형 부품의 표면처리 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 표면처리 배럴 조립체는 회전식 표면처리 장치의 한쌍의 회전 드럼 사이에 구비되어 회전하고, 회전 원심력에 따라 표면처리가 수행되는 제1 내측 공간부를 제공하는 배럴 하우징; 상기 제1 내측 공간부에 구비되고, 내부에 원통형의 제2 내측 공간부가 형성되며, 함몰된 단면형상이 곡면인 곡면홈이 내주면의 길이 방향을 따라 형성되는 외측 배럴; 및 상기 외측 배럴의 제2 내측 공간부에 수용되고, 내부에 표면처리 대상물을 수용하는 제2 내측 공간부가 형성되며, 원통형의 외형으로 형성되고, 돌출된 단면 형상이 곡면인 곡면돌기가 외주면의 길이 방향을 따라 형성되는 내측 배럴;을 포함하고,

상기 곡면홈의 곡률반경이 상기 곡면돌기의 곡률반경에 비하여 크게 형성된다.

또한 상기 곡면돌기의 내측에는 금속 재질의 심부재가 구비될 수 있다.

또한 상기 외측 배럴은 상기 제2 내측 공간부의 양측면에 고정 돌기 수용홈이 형성되고, 상기 내측 배럴은 양 단부측으로부터 외측으로 돌출된 고정 돌기가 구비되어 상기 고정 돌기 수용홈에 수용될 수 있다.

또한 상기 고정 돌기의 외경은 상기 고정 돌기 수용홈의 내경에 비하여 작게 형성될 수 있다.

또한 상기 고정 돌기 및 상기 고정 돌기 수용홈 쌍은 상기 제2 내측 공간부의 중심축으로부터 이격되도록 형성될 수 있다.

또한 상기 고정 돌기 및 상기 고정 돌기 수용홈은 두개의 쌍으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 다양한 회전제어 상태를 통하여 배럴의 회전을 제어함으로써 균일하게 표면 처리 대상 부품의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 배럴을 진동시키기 위한 별도의 구성을 포함하지 않으면서도 배럴 자체의 진동을 유발하여 정밀한 표면 처리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 프로세스를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 및 도 3은 각각 일 실시예에 따른 표면처리 장치를 나타내는 사시도와 부분 절개 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배럴 하우징 및 이를 회전시키기 위한 구성부들을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 일 측면을 나타내는 측면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 외측 배럴의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 외측 배럴의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 내측 배럴의 모습을 나타내는 측면도와 단면도이다.
도 10은 내측 배럴이 외측 배럴에 수용된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 원재료와 일 실시예에 따른 착색 프로세스 및 표면처리 장치에 따라 처리된 제품의 비교 사진이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1 및 도 11을 참조하여 일 실시예에 따른 착색 및 표면처리 프로세스를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착색 및 표면처리 프로세스를 설명하기 위한 순서도이고, 도 11은 원재료와 일 실시예에 따른 착색 및 표면처리 프로세스 및 표면처리 장치에 따라 처리된 제품의 비교 사진이다.

먼저 도 11의 (A)와 같은 착색 및 표면처리 전의 제품을 투입한다(S100). 이후 착색 전단계로서, 전처리(S200)를 수행한다. 전처리는 약산처리, 세척, 산세정, 세척 및 건조 단계를 순차적으로 수행한다. 약산 처리 단계에서는 물과 약산의 혼합액을 10분간 처리하고, 산세정에서는 물과 세정제를 섭씨 60도에서 약 5분간 처리한다. 이후 세척을 진행한 후 열풍건조기를 통하여 섭씨 90도에서 약 5분간 건조하게 된다. 다음 착색(S300)단계에서는 금속 착색제를 1분간 처리하고 세척 후 건조를 진행한다. 이후 아래에서 설명할 표면처리 장치를 통하여 표면처리(S400)를 수행한 후 세척 및 건조를 수행하게 된다. 마지막으로 품질 검사(S500)를 한 후 합격제품에 대해서는 포장(S600)을 수행하고, 불합격 제품에 대해서는 다시 착색(S300)을 수행하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 표면처리 장치는 착색된 제품의 표면을 약하게 연마하여 표면의 품질을 유지하면서도 표면의 균일성 및 조도를 향상시키게 된다. 그러나 이러한 휴대폰 소형 부품 등에는 연마제를 사용하거나 기존의 진동 바렐 연마기 등을 사용하는 경우 착색 품질에 문제가 발생할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 장치를 설명한다.

도 2 및 도 3은 각각 일 실시예에 따른 표면처리 장치를 나타내는 사시도와 부분 절개 사시도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 배럴 하우징 및 이를 회전시키기 위한 구성부들을 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 4의 일 측면을 나타내는 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 장치(100)는 외부 하우징(110), 표면처리부(200) 및 배출부(115)를 포함한다. 외부 하우징(110) 내부에는 표면처리부(200)가 구비되며, 외부 하우징(110)의 전면 하단에는 표면 처리 후의 물 및 표면처리된 제품이 배출되는 배출부(115)가 구비된다.

회전 드럼(201)은 일정 간격 이격된 한 쌍의 원형 플레이트로 형성된다. 회전 드럼(201)은 배럴 하우징(270)이 구비될 공간을 형성하도록 이격되며, 제1 회전축(211)에 고정되어 제1 회전축(211)이 회전하는 경우 함께 회전하게 된다. 제1 회전축(211)은 제1 구동부(210)로부터 회전력을 전달받아 회전한다. 제1 구동부(210)는 모터, 기어, 풀리 등 다양한 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

배럴 하우징(270)은 게이트(275)를 포함하여 형성되며, 제2 샤프트(227)에 연결되어 제1 샤프트로부터 일정 거리 이격된 지점에 고정된 상태에서 제2 샤프트(227)를 중심으로 회전하게 된다. 즉, 배럴 하우징(270)은 제1 샤프트(211)를 중심으로 회전 드럼(201)과 함께 회전(이하 공전이라 함)하며, 또한 제2 샤프트(227)를 중심으로 회전(이하 자전이라 함)할 수 있다.

제1 샤프트(211)의 외주면에는 외삽 풀리(221)이 베어링을 통하여 외삽된다. 외삽 풀리(221)는 제1 샤프트(211)와 베어링 결합을 하므로 제1 샤프트(211)가 회전하는 경우에도 회전력을 전달받지 않는다. 외삽 풀리(221)는 구동 풀리(223)와 결합한다. 구동풀리(211)는 별도의 제2 구동부(미도시)와 체인(224) 등으로 연결되어 회전력을 전달받는다.

제2 샤프트(227)의 단부에는 배럴 하우징 풀리(225)가 연결되어 있으며, 배럴 하우징 풀리(225)의 회전에 따라 제2 샤프트(228)가 회전하게 된다. 외삽 풀리(221)는 체인이나 벨트 등을 이용하여 연결하며, 외삽 풀리(221)의 회전력은 체인이나 벨트 등을 통하여 배럴 하우징 풀리(225)에 전달된다.

따라서 제2 구동부의 회전력은 구동 풀리(223), 외삽 풀리(221) 및 배럴 하우징 풀리(225)를 통하여 제2 샤프트(227)에 전달되며, 제1 구동부(210)의 회전력은 제1 샤프트(211)에 전달된다. 따라서 제1 구동부(210)가 회전하는 경우 배럴 하우징(270)이 공전을 하게 되고, 제2 구동부(미도시)가 구동되는 경우 배럴 하우징(270)이 자전을 하게 된다.

한편, 제어부(미도시)는 표면처리부(200)를 다음과 같이 제어할 수 있다.

제1 제어상태에서는 제2 샤프트(227)만 회전하도록 제어하여 배럴 하우징(270)을 자전시킨다. 제2 제어상태에서는 제1 샤프트(211)만 회전하도록 제어하여 배럴 하우징(270)을 공전시킨다. 제3 제어상태에서는 제1 샤프트(211)와 제2 샤프트(227)를 함께 같은 방향으로 회전을 시킨다. 이 경우 배럴 하우징(270)은 자전과 공전을 함께 수행하며, 자전 속도는 공전 1회 당 자전 1회전을 추가하여 계산할 수 있으며, 원심력은 자전에 의한 원심력과 공전에 의한 원심력의 합력에 의하여 결정된다. 제4 제어상태에서는 제2 샤프트(227)가 제1 샤프트(211)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 제어함으로써 자전 및 공전을 동시에 수행하나 자전의 방향을 공전의 방향과는 반대가 되도록 한다. 자전 속도 및 공전 속도가 일치하는 경우 배럴 하우징(270)은 같은 면이 항상 같은 방향을 바라보는 상태가 된다. 또한 제4 제어상태에서 제2 샤프트(227)의 분당 회전수가 제1 샤프트(211)의 분당 회전수에 비하여 큰 경우에는 배럴 하우징(270)이 공전방향과 역회전하면서 키질과 같은 형태의 연마 작용을 하게 된다.

도 6은 일 실시예에 따른 외측 배럴의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 외측 배럴의 모습을 나타내는 단면도이다. 또한 도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 내측 배럴의 모습을 나타내는 측면도와 단면도이고, 도 10은 내측 배럴이 외측 배럴에 수용된 상태를 나타내는 단면도이다.

배럴 하우징(270)의 내측(제1 내측 공간부)에는 도 6에 도시된 바와 같은 외측 배럴(300)이 수용된다. 외측 배럴(300)은 원통형의 외측 배럴몸체부(310)와 외측 배럴 몸체부(310)의 양 측면(315, 원통의 윗면 및 밑면에 해당)을 구비한다. 외측 배럴 몸체부(310)는 배럴 하우징(270) 내에 고정된다.

또한 외측 배럴(300)의 측면(315)의 내면(제1 내측 공간부측면)에는 홈 형상의 고정돌기 수용홈(330)이 형성된다. 고정돌기 수용홈(330)은 둘 이상 형성되는 것이 바람직하며, 중심축으로부터 일정 간격 이격되도록 형성됨으로써 후술할 내측 배럴(400)이 외측 배럴(300) 내에서 회전하는 것을 방지한다.

외측 배럴(300)은 내부에 내측 배럴(400)이 수용되기 위한 제2 내측 공간부가 형성되고, 함몰된 단면형상이 곡면인 곡면홈(320)이 내주면의 길이 방향을 따라 형성된다.

내측 배럴(400)은 외측 배럴(300)의 제2 내측 공간부에 수용되고, 내부에 표면처리 대상물을 수용하는 제3 내측 공간부가 형성된다. 내측 배럴(400)은 원통형의 외형으로 형성되고, 돌출된 단면 형상이 곡면인 곡면돌기(417)가 외주면의 길이 방향을 따라 형성된다.

내측 배럴(400)은 도 8에 도시된 바와 같이 양 단부의 측면(415)으로부터 외측으로 돌출된 고정 돌기가 구비된다. 고정돌기(430)는 앞서 설명한 고정 돌기 수용홈(330)에 수용된다. 이 때 고정 돌기(430)의 외경은 고정 돌기 수용홈(330)의 내경에 비하여 작게 형성되어 일정 정도 유격이 형성되어야 한다.

또한 도 9에 도시된 바와 같이 곡면돌기(417)의 내측에는 금속 재질의 심부재(419)가 구비될 수 있다. 심부재(419)는 무게 중심을 심부재(419) 측으로 형성하도록 함으로써 회전 시 곡면 돌기(417) 구조로 인하여 진동이 발생하는 경우에 그 진동이 과도하게 발생하지 않도록 제한하는 작용을 한다.

도 10을 참조하여 설명하면, 곡면홈(320)에는 곡면 돌기(417)가 안착되도록 하며, 고정돌기(430)가 고정돌기 수용홈(330)에 수용되도록 구비된다. 이 때 곡면홈(320)의 곡률반경이 상기 곡면돌기의 곡률반경에 비하여 크게 형성됨으로써 곡면홈(320) 내에서 곡면돌기(417)를 중심으로 흔들릴 수 있는 구조를 형성한다. 이와 같은 구조는 바렐 하우징의 자전 시 무게가 무거운 심부재(419) 측, 즉 곡면돌기(417)가 곡면홈(320)에 접촉하도록 유도하고, 자전에 의한 원심력이 커짐에 따라 내측 배럴 몸체부(410)가 곡면돌기(417)를 중심으로 진동을 유도하도록 한다. 이와 같은 구조를 통하여 별도의 진동 장치를 구비하지 않고도 진동 효과를 유도할 수 있으며, 종래의 진동장치에 의한 진동 효과가 과도함에 비하여 이를 소형 부품에 적합하도록 적당한 세기의 진동을 유도할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

100: 표면처리 장치
110: 장치 하우징
115: 배출부
200: 표면처리부
300: 외측 배럴
315: 외측 배럴 측면
320: 곡면홈
330: 고정돌기 수용홈
400: 내측 배럴
415: 내측 배럴 측면
417: 곡면돌기
430: 고정돌기

Claims (6)

1. 회전식 표면처리 장치의 한쌍의 회전 드럼 사이에 구비되어 회전하고, 회전 원심력에 따라 표면처리가 수행되는 제1 내측 공간부를 제공하는 배럴 하우징;
   상기 제1 내측 공간부에 구비되고, 내부에 원통형의 제2 내측 공간부가 형성되며, 함몰된 단면형상이 곡면인 곡면홈이 내주면의 길이 방향을 따라 형성되는 외측 배럴; 및
   상기 외측 배럴의 제2 내측 공간부에 수용되고, 내부에 표면처리 대상물을 수용하는 제3 내측 공간부가 형성되며, 원통형의 외형으로 형성되고, 돌출된 단면 형상이 곡면인 곡면돌기가 외주면의 길이 방향을 따라 형성되는 내측 배럴;을 포함하고,
   상기 곡면홈의 곡률반경이 상기 곡면돌기의 곡률반경에 비하여 크게 형성되는 표면처리 배럴 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 곡면돌기의 내측에는 금속 재질의 심부재가 구비되는 표면처리 배럴 조립체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외측 배럴은 상기 제2 내측 공간부의 양측면에 고정 돌기 수용홈이 형성되고,
   상기 내측 배럴은 양 단부측으로부터 외측으로 돌출된 고정 돌기가 구비되어 상기 고정 돌기 수용홈에 수용되는 표면처리 배럴 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정 돌기의 외경은 상기 고정 돌기 수용홈의 내경에 비하여 작게 형성되는 표면처리 배럴 조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정 돌기 및 상기 고정 돌기 수용홈 쌍은 상기 제2 내측 공간부의 중심축으로부터 이격되도록 형성되는 표면처리 배럴 조립체.
6. 제4항에 있어서,
   상기 고정 돌기 및 상기 고정 돌기 수용홈은 두개의 쌍으로 형성되는 표면처리 배럴 조립체.

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