KR102556649B1 - 수직형 전해연마장치 - Google Patents

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윤여홍
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Abstract

본 발명은 전해연마 중 생성된 가스로 인한 금속관의 연마 품질의 불량을 방지하고, 금속관과 전극봉 사이의 간극을 적절히 유지하여 연마 품질을 제고할 수 있는 수직형 전해연마장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 전해액이 채워진 전해조; 상기 전해조의 상단에 거치하는 한 쌍의 거치랙; 상기 한 쌍의 거치랙 하부에 각각 수직으로 연결되어 양극을 인가하는 애노드 전극바; 상기 양측 애노드 전극바 사이의 상부 간극을 유지하도록 연결하는 절연체의 스페이서; 상기 스페이서에 상단이 고정되어 음극을 인가하는 캐소드 전극봉; 상기 캐소드 전극봉의 외경과 상기 양측 애노드 전극바 사이에 간극을 형성하도록 배치되어 연마가 이루어지는 금속관; 상기 금속관과 상기 캐소드 전극봉의 하단을 고정하도록 상기 양측 애노드 전극바의 하부에 결합되어 절연체로 이루어진 지그; 상기 지그로 고정된 상기 금속관을 상기 애노드 전극바에 체결하여 인가된 양극을 전도하도록 전도체로 이루어진 접점클램프;를 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
따라서, 본 발명은 금속관이 수직으로 고정된 상태에서 전해연마가 이루어져 전해연마 중 생성된 가스를 상부로 배기시키므로 금속관의 연마 풀질을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

수직형 전해연마장치{Electrolytic Polishing}
본 발명은 수직형 전해연마장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해연마 중 생성된 가스로 인한 금속관의 연마 품질의 불량을 방지하고, 금속관과 전극봉 사이의 간극을 적절히 유지하여 연마 품질을 제고할 수 있는 수직형 전해연마장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전해연마(Electrolytic Polishing)는 연마하여야 할 금속을 양극(Anode)으로 하고, 불용성 금속을 음극(Cathode)으로 하여 전해액 안에서 하는 연마 작업으로, 금속이나 반도체의 거친 표면을 매끄럽고 광택이 나는 표면으로 만든다.
이러한 전해연마는 전해조에 전해액(電解液)을 채우고, 연마하여야 할 금속에 양극을 연결한 후, 전해액에 용해되지 않는 금속에 음극을 연결한 다음, 양극과 음극에 직류를 인가하는 과정을 통해 이루어진다.
그리고 전해연마가 진행되면 양극으로부터 용해된 금속이온을 다량 함유한 고점도 액체층(점성층)이 양극을 둘러싼다.
이와 같이 금속이온으로 포화된 액체층에서 금속은 더이상 용해되지 않고 높은 양극 전위를 형성하므로, 산소와 활발히 결합하여 산화물 피막을 형성한다.
이때, 용해된 금속이온은 금속 표면의 오목한 부분에 주로 축적되며, 오목한 부분에서는 금속이온의 이동과 확산이 적어 전기가 잘 통하지 않으므로, 금속이 용해되지 않는다.
반면, 금속 표면의 볼록 부분에서는 금속 이온층이 얇게 형성되므로, 전류가 집중되어 금속 표면을 쉽게 용해시켜 전체적으로 금속의 표면이 평활하게 된다.
상술한 전해연마는 도 5에 도시된 종래의 전해연마장치를 통해 이루어진다.
그러나 종래의 전해연마장치는 전해액(2)을 채운 전해조(1)에 금속관(3)을 담근 후 전해연마가 진행될 때에, 수소 가스와 산소 가스가 생성되어 금속관(3)의 내경 상부에 기포 형태로 머무르면서 이온교환을 방해하므로, 금속관(3)의 연마 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 전해연마장치는 금속관(3)의 내경과 전극봉(4) 사이의 간격이 일정하지 않아서 이온교환이 원활히 이루어지지 않으므로 금속관(3)의 연마 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
(0001) 대한민국 특허출원 제10-2001-0052086호 (0002) 대한민국 특허출원 제10-2008-0022767호 (0003) 대한민국 특허출원 제10-2008-0022768호 (0004) 대한민국 특허출원 제10-2018-0157100호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 전해연마 중 생성된 가스로 인한 금속관의 연마 품질의 불량을 방지하고, 금속관과 전극봉 사이의 간극을 적절히 유지하여 연마 품질을 제고할 수 있는 수직형 전해연마장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전해액이 채워진 전해조; 상기 전해조의 상단에 거치하는 한 쌍의 거치랙; 상기 한 쌍의 거치랙 하부에 각각 수직으로 연결되어 양극을 인가하는 애노드 전극바; 상기 양측 애노드 전극바 사이의 상부 간극을 유지하도록 연결하는 절연체의 스페이서; 상기 스페이서에 상단이 고정되어 음극을 인가하는 캐소드 전극봉; 상기 캐소드 전극봉의 외경과 상기 양측 애노드 전극바 사이에 간극을 형성하도록 배치되어 연마가 이루어지는 금속관; 상기 금속관과 상기 캐소드 전극봉의 하단을 고정하도록 상기 양측 애노드 전극바의 하부에 결합되어 절연체로 이루어진 지그; 상기 지그로 고정된 상기 금속관을 상기 애노드 전극바에 체결하여 인가된 양극을 전도하도록 전도체로 이루어진 접점클램프;를 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
상기 지그는, 상기 양측 애노드 전극바의 하단에 고정되는 베이스, 상기 베이스의 상면 중앙에 구비되어 상기 캐소드 전극봉의 하단부 내경을 끼움결합으로 고정하는 보스, 및 상기 베이스의 상면 가장자리에 원호 모양으로 형성되어 상기 금속관의 하단부 외경을 고정하도록 파지하는 파지홈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 파지홈은 상기 베이스의 상면 중심에서 반지름이 다른 두 개 이상의 원호 모양으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 보스는 상부 방향으로 직경이 작아지는 테이퍼 모양으로 형성될 수 있다.
상기 접점클램프는, 상기 금속관의 전후 외경에 접촉되도록 반원형으로 만곡된 전도체의 클램프밴드, 및 상기 클램프밴드의 양측 단부를 상기 애노드 전극바에 체결하는 체결볼트 및 체결너트를 포함할 수 있다.
상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 금속관이 수직으로 고정된 상태에서 전해연마가 이루어져 전해연마 중 생성된 가스를 상부로 배기시키므로 금속관의 연마 풀질을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 다양한 직경으로 이루어진 금속관을 지그로 고정하고 캐소드 전극봉과 금속관 사이의 간격을 일정하게 유지하여 이온교환을 원활히 유지하므로 금속관의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 요부를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 ‘A’ 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지그를 나타낸 사시도.
도 5는 종래의 전해연마장치를 나타낸 예시도.
이하에서는 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공한다.
이에 따라, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있으며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 수직형 전해연마장치는, 전해액이 채워진 전해조(100), 전해조(100)의 상단에 거치하는 한 쌍의 거치랙(200), 한 쌍의 거치랙(200) 하부에 각각 수직으로 연결되어 양극을 인가하는 애노드 전극바(300), 양측 애노드 전극바(300) 사이의 상부 간극을 유지하도록 연결하는 절연체의 스페이서(400), 스페이서(400)에 상단이 고정되어 음극을 인가하는 캐소드 전극봉(500), 캐소드 전극봉(500)의 외경과 양측 애노드 전극바(300) 사이에 간극을 형성하도록 배치되어 연마가 이루어지는 금속관(600), 금속관(600)과 캐소드 전극봉(500)의 하단을 고정하도록 양측 애노드 전극바(300)의 하부에 결합되어 절연체로 이루어진 지그(700), 지그(700)로 고정된 금속관(600)을 애노드 전극바(300)에 체결하여 인가된 양극을 전도하도록 전도체로 이루어진 접점클램프(800)를 포함한다.
전해조(100)는 전해액을 담는 용기로서, 도 1에 도시된 바와 같이 대략 상자 모양으로 형성된다.
거치랙(200)은 좌우 한 쌍으로 이루어져 전해조(100)의 상단에 걸어서 거치된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 요부를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 거치랙(200)은 수평으로 긴 막대 모양으로 형성된 좌우 한 쌍으로 이루어진다. 거치랙(200)은 애노드 전극바(300)로 양극을 인가하도록 동(copper) 따위를 포함하는 전도체로 이루어진다.
거치랙(200)의 전후 단부에는 대략 ‘┏┓’ 단면으로 형성된 홀더(210)가 구비되어 전해조(100)의 개방된 상단에 끼워져 거치된다.
이러한 홀더(210)는 전기 절연성이 우수한 폴리프로필렌(polypropylene) 따위를 포함하는 절연체로 이루어진다.
애노드 전극바(300)는 한 쌍의 거치랙(200) 하부에 각각 수직으로 연결되어 양극을 인가하도록 동 따위를 포함하는 전도체로 이루어진다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 애노드 전극바(300)는 수직으로 긴 막대 모양으로 형성되어 한 쌍의 거치랙(200)에 각각 연결된다.
선택적으로, 애노드 전극바(300)는 한 쌍의 거치랙(200) 중앙에 각각 수평으로 연결된 짧은 막대 모양의 링크바(310) 내측 단부에 수직으로 연결될 수 있다.
스페이서(400)는 양측 애노드 전극바(300) 사이의 상부 간극을 유지하도록 연결하는 기능을 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스페이서(400)는 소정의 길이를 갖는 막대 모양으로 형성되어 양측 애노드 전극바(300)의 상부를 수평으로 연결하게 된다.
이러한 스페이서(400)는 전기 절연성이 우수한 폴리프로필렌 따위를 포함하는 절연체로 이루어진다.
캐소드 전극봉(500)의 상단은 스페이서(400)에 고정되고 하단은 지그(700)에 고정되어, 음극을 인가하도록 동 따위를 포함하는 전도체로 이루어진다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 캐소드 전극봉(500)은 내부가 비고 둘레가 둥근 관 모양으로 형성되어 스페이서(400)와 지그(700)에 의해 고정된다.
이때, 캐소드 전극봉(500)에는 스페이서(400)를 관통하는 음극선을 통해 음극이 인가된다.
금속관(600)은 전해연마가 이루어지는 대상물이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 금속관(600)은 캐소드 전극봉(500)의 외경보다 큰 내경과, 양측 애노드 전극바(300) 사이의 폭보다 작은 외경을, 갖는 관 모양으로 형성된다.
즉, 금속관(600)은 캐소드 전극봉(500)의 외경과 양측 애노드 전극바(300) 사이에 간극을 형성하도록 배치되는 것이다.
이러한 금속관(600)의 하단부는 지그(700)에 의해 고정된다.
선택적으로, 금속관(600)의 외경에는 축의 직교 방향으로 형성된 복수의 지관(610)이 축 방향을 따라 소정 간격으로 연결될 수 있다.
지그(700)는 양측 애노드 전극바(300)의 하부에 결합되어 금속관(600)과 캐소드 전극봉(500)의 하단을 고정하는 기능을 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지그(700)를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 지그(700)는, 양측 애노드 전극바(300)의 하단에 고정되는 베이스(710), 베이스(710)의 상면 중앙에 구비되어 캐소드 전극봉(500)의 하단부 내경을 끼움결합으로 고정하는 보스(720), 베이스(710)의 상면 가장자리에 원호 모양으로 형성되어 금속관(600)의 하단부 외경을 고정하도록 파지하는 파지홈을 포함한다.
베이스(710)는 도 4에 도시된 바와 같이 형성된다. 베이스(710)의 양측에는 핀홀(711)이 형성되어 양측 애노드 전극바(300)의 하단에 고정핀(730)으로 고정된다.
보스(720)는 상부 방향으로 직경이 작아지는 테이퍼 모양으로 형성되어 캐소드 전극봉(500)의 하단부 내경을 용이하게 끼움결합으로 고정할 수 있다.
파지홈은 베이스(710)의 상면 중심에서 반지름이 다른 두 개 이상의 원호 모양으로 형성되어, 다양한 직경으로 이루어진 금속관(600)의 하단부 외경을 파지해서 고정할 수 있다.
이러한 지그(700)는 전기 절연성이 우수한 폴리프로필렌 따위를 포함하는 절연체로 이루어진다.
접점클램프(800)는 애노드 전극바(300)에 인가된 양극을 금속관(600)에 전도하도록 애노드 전극바(300)와 금속관(600)을 잇는 접점 기능을 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 접점클램프(800)는, 금속관(600)의 전후 외경에 접촉되도록 반원형으로 만곡된 전도체의 클램프밴드(810), 클램프밴드(810)의 양측 단부를 애노드 전극바(300)에 체결하는 체결볼트(830) 및 체결너트(840)를 포함한다.
클램프밴드(810)는 반원형으로 만곡되게 형성되는데, 이러한 클램프밴드(810)의 좌우 단부에는 체결볼트(830)가 관통하도록 볼트홀(821)이 형성된 평평한 체결편(820)이 절곡된다.
체결볼트(830)는 클램프밴드(810)의 볼트홀(821)과 애노드 전극바(300)를 관통한 후 체결너트(840)에 나사결합된다.
이러한 접점클램프(800)는 애노드 전극바(300)에 인가된 양극을 금속관(600)에 전도하도록 동 따위를 포함하는 전도체로 이루어진다.
선택적으로, 반원형의 클램프밴드(810)는 중앙의 힌지(도시생략)로 금속관(600)의 외경을 개폐하도록 양측으로 분리된 두 부분으로 이루어져, 일측 부분은 볼트(도시생략)와 너트(도시생략)의 나사결합으로 고정되고, 타측 부분은 파스너(도시생략)에 의해 체결될 수 있다.
이로 인하여, 애노드 전극바(300)와 금속관(600)을 잇는 작업성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 금속관(600)이 수직으로 고정된 상태에서 전해연마가 이루어져 전해연마 중 생성된 가스를 상부로 배기시키므로 금속관(600)의 연마 풀질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 직경으로 이루어진 금속관(600)을 지그(700)로 고정하고 캐소드 전극봉(500)과 금속관(600) 사이의 간격을 일정하게 유지하여 이온교환을 원활히 유지하므로 금속관(600)의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 기술사상과 그 범위 내에 있는 모든 변형물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 전해조 200 : 거치랙
300 : 애노드 전극바 400 : 스페이서
500 : 캐소드 전극봉 600 : 금속관
700 : 지그 800 : 접점클램프

Claims (5)

  1. 전해액이 채워진 전해조;
    상기 전해조의 상단에 거치하는 한 쌍의 거치랙;
    상기 한 쌍의 거치랙 하부에 각각 수직으로 연결되어 양극을 인가하는 애노드 전극바;
    상기 양측 애노드 전극바 사이의 상부 간극을 유지하도록 연결하는 절연체의 스페이서;
    상기 스페이서에 상단이 고정되어 음극을 인가하는 캐소드 전극봉;
    상기 캐소드 전극봉의 외경과 상기 양측 애노드 전극바 사이에 간극을 형성하도록 배치되어 연마가 이루어지는 금속관;
    상기 금속관과 상기 캐소드 전극봉의 하단을 고정하도록 상기 양측 애노드 전극바의 하부에 결합되어 절연체로 이루어진 지그;
    상기 지그로 고정된 상기 금속관을 상기 애노드 전극바에 체결하여 인가된 양극을 전도하도록 전도체로 이루어진 접점클램프;
    를 포함하며,
    상기 지그는,
    상기 양측 애노드 전극바의 하단에 고정되는 베이스,
    상기 베이스의 상면 중앙에 구비되어 상기 캐소드 전극봉의 하단부 내경을 끼움결합으로 고정하는 보스, 및
    상기 베이스의 상면 가장자리에 원호 모양으로 형성되어 상기 금속관의 하단부 외경을 고정하도록 파지하는 파지홈을 포함하고,
    상기 파지홈은 상기 베이스의 상면 중심에서 반지름이 다른 두 개 이상의 원호 모양으로 형성되며,
    상기 접점클램프는,
    상기 애노드 전극바의 길이 방향으로 이격하여 상측과 하측에 체결되며,
    상기 금속관의 전후 외경에 접촉되도록 반원형으로 만곡된 전도체의 클램프밴드, 및
    상기 클램프밴드의 양측 단부를 상기 애노드 전극바에 체결하는 체결볼트 및 체결너트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 전해연마장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보스는 상부 방향으로 직경이 작아지는 테이퍼 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 전해연마장치.
  5. 삭제
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