KR20190074453A

KR20190074453A - 마그넷 구동을 이용한 금속 표면 에칭 장치

Info

Publication number: KR20190074453A
Application number: KR1020170175818A
Authority: KR
Inventors: 정연대; 탁영준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-28
Also published as: KR102007031B1

Abstract

마그넷 구동을 이용한 금속 표면 에칭 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는 에칭액 및 금속 시편이 배치되는 부식조가 상부면에 형성되어 있으며, 내부에 공간이 형성된 부식조 베이스; 브러쉬가 결합되어 있으며, 전후 방향으로 이동하는 이동 프레임; 상기 부식조 베이스 내부에 배치되어, 전후 방향으로 이동하는 제1 마그넷부; 상기 제1 마그넷부 하부에 배치되어, 상기 제1 마그넷부를 전후 방향으로 이동시키는 제1 마그넷부 구동 수단; 및 상기 이동 프레임에 배치되어 있으며, 상기 제1 마그넷부와의 인력에 의해 전후 방향으로 이동하는 제2 마그넷부를 포함한다. 상기 구성을 통하여, 브러쉬 구동을 위한 구동 장치가 부식조 베이스 내부에 배치될 수 있어, 에칭액 노출에 의한 구동 장치 부식을 억제할 수 있다.

Description

마그넷 구동을 이용한 금속 표면 에칭 장치 {APPARATUS FOR ETCHING METAL SURFACE USING MAGNET DRIVE}

본 발명은 슬라브(slab) 시편과 같은 금속의 내부 조직 현출을 위한 금속 표면 에칭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그넷을 이용하여 금속 표면의 부식 부분을 제거하기 위한 브러쉬를 구동할 수 있는 금속 표면 에칭 장치에 관한 것이다.

시험 생산된 슬라브 시편과 같은 금속 시편의 내부 조직을 검사하기 위해서는 금속 시편의 내부가 노출되어야 하고, 이를 위해 금속 시편 내부의 현출을 위해 에칭 공정을 수행한다.

일반적으로, 에칭 공정은 다음과 같은 과정으로 수행된다. 우선, 피크린산 등의 에칭제를 평량하여 에칭액을 제조한다. 이후, 에칭액을 부식조에 공급한다. 이후, 에칭이 일어날 수 있는 온도로 에칭액을 승온시킨다. 이후, 부식조에 금속 시편을 침적시켜, 부식을 수행한다. 부식이 종료된 후 세척 및 건조 과정을 통하여 금속시편 내부 조직 현출을 완료한다.

이때, 금속 시편의 내부 조직은 부식조 내부의 에칭액에 의해 시편이 부식되어 현출되는데, 금속 시편의 부식 부분이 표면에 잔존한 상태라면 부식시간이 오래걸리며, 금속 시편 표면 영역별로 부식 정도가 상이한 문제가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해, 시편 표면을 붓질하면서 에칭을 할 수 있는 에칭 장치가 제안되었다(예를 들어 특허문헌 1).

도 1은 종래의 금속 시편 에칭 장치를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 금속 시편 에칭 장치는 부식조 베이스(10), 이동 프레임(20), 구동 바퀴부(30), 벨트(40) 및 브러쉬(50)를 포함한다.

부식조 베이스(10)의 상부면에는 부식조가 형성되어 있으며, 부식조에는 금속 시편의 표면을 부식시키기 위한 피크린산(picric acid), 염산 등의 에칭액이 저장된다. 부식조 내에 철강 시편과 같은 금속 시편이 배치되어, 금속 시편과 에칭액의 접촉에 의해 금속 시편의 부식이 발생한다.

이동프레임(20), 구동 바퀴부(30), 레일(40) 및 브러쉬(60)는 금속 시편에서 국부적으로 에칭이 이루어지는 것을 방지하기 위한 요소들이다.

이동 프레임(20)은 부식조의 상측에서 전후 방향으로 왕복 이동한다. 구동 바퀴부(30)는 이동 프레임(20)의 양 가장자리에 설치 및 결합되어 전후 방향으로 왕복 운동한다. 구동 바퀴부(30)는 바퀴와, 바퀴를 회전시키는 모터를 구비한다.

레일(40)은 구동 바퀴부(30)가 전후 방향으로 이동할 수 있도록 가이드하는 역할을 한다.

전원공급부(50)는 구동 바퀴부(30), 보다 구체적으로는 구동 바퀴부(30)의 모터에 전원을 제공한다.

브러쉬(50)는 이동 프레임(20)에 결합 고정되어 있다.

전원공급부(50)에서 전원 공급 라인(35)을 통해 구동 바퀴부(30)의 모터에 전원을 제공하면, 모터의 회전수와 회전 방향에 따라 구동 바퀴부(30)의 바퀴가 구동하여, 구동 바퀴부(30)와 결합된 이동 프레임(20)이 레일(40)을 따라서 전후 방향으로 이동한다. 이동 프레임(20)이 전후 방향으로 구동함에 따라, 이와 결합된 브러쉬(50) 역시 전후 방향으로 이동한다.

이러한 브러쉬(50) 구동 원리에 따라, 브러쉬(50)는 부식조(10) 내측에서 균일 속도 및 균일 간격을 전후 방향으로 왕복 이동하여 시편의 국부적인 부식을 방지한다.

그런데, 도 1에 도시된 금속 표면 에칭 장치의 경우, 브러쉬(50)를 구동하기 위한 구동 바퀴부(30) 및 전원 공급 라인(35)이 외부에 노출되어 있다. 구동 바퀴부(30) 및 전원 공급 라인(35)이 외부에 노출되어 있음으로 인해, 이들이 에칭액에 접촉할 가능성이 있다. 구동 바퀴부(30) 또는 전원 공급 라인(35)이 부식성이 강한 강산에 접촉하게 되면, 구동 바퀴부(30) 또는 전원 공급 라인(35)에 원하지 않는 부식이 발생하게 된다. 부식이 발생하게 되면, 붓질 자동 장치가 동작하지 않게 되고, 부품을 자주 교체해야만 하는 문제점이 발생한다.

또한, 에칭 품질 측면에 있어서, 도 1에 도시된 에칭 장치의 경우, 고정된 브러쉬를 단순히 왕복운동시키는 것인 바, 시편 표면 상의 부식 부분을 완전히 제거할 수가 없어 에칭 품질이 양호하지 않거나, 작업 시간이 오래걸리는 문제점을 야기하였다.

특허문헌 1 : 한국 공개특허공보 제10-2010-0078931호(2010.07.08. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 외부에 노출되어 부식이 잦은 구동과 관련된 부분들을 에칭액에 노출되지 않도록 하는 금속 표면 에칭 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 표면의 에칭 품질을 향상시킬 수 있는 금속 표면 에칭 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는 에칭액 및 금속 시편이 배치되는 부식조가 상부면에 형성되어 있으며, 내부에 공간이 형성된 부식조 베이스; 브러쉬가 결합되어 있으며, 전후 방향으로 이동하는 이동 프레임; 상기 부식조 베이스 내부에 배치되어, 전후 방향으로 이동하는 제1 마그넷부; 상기 제1 마그넷부 하부에 배치되어, 상기 제1 마그넷부를 전후 방향으로 이동시키는 제1 마그넷부 구동 수단; 및 상기 이동 프레임에 배치되어 있으며, 상기 제1 마그넷부와의 인력에 의해 전후 방향으로 이동하는 제2 마그넷부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 부식조 베이스 내부의 마그넷 구동에 의하여 브러쉬가 배치된 이동 프레임을 구동할 수 있어, 구동에 관련된 부분들이 에칭액에 노출되지 않도록 할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는, 상기 부식조 베이스 상부면에, 또한 상기 부식조의 양측에 전후 방향을 따라 배치되어, 상기 이동 프레임이 전후 방향 이동을 가이드하는 레일;을 추가로 포함할 수 있다. 이를 통해, 이동 프레임이 경로를 이탈하지 않고 정해진 경로 내에서 전후 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 상기 이동 프레임 하단에는 구동용 휠이 배치되어 있을 수 있다. 이러한 구동용 휠에 의해, 부식조 베이스 상부 표면 또는 레일과의 마찰력을 저감할 수 있어, 이동 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 제1 마그넷부 구동 수단은 모터에 의해 구동되는 무한궤도형 체인일 수 있다. 무한궤도형 체인의 경우, 전진 방향 및 후진 방향 조절이 쉽고, 또한 체인 상부에 제1 마그넷 고정이 용이하다.

한편, 상기 브러쉬는 수평축을 기준으로 회전하는 제1 샤프트에 의해 회전하는 원통형 브러쉬일 수 있다.

이 경우, 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는, 상기 부식조 베이스의 측면에 배치된 래크; 상기 래크와 맞물려 수직축을 기준으로 회전하는 피니언; 상기 피니언 상부에 배치되며 상기 피니언과 일체로 회전하는 제1 베벨 기어; 상기 제1 샤프트를 수평축을 기준으로 회전시키도록, 상기 제1 베벨 기어와 맞물려 수평축을 기준으로 회전하는 제2 베벨 기어;를 더 포함할 수 있다.

이러한 래크-피니언 결합 및 베벨 기어 구성에 의하여, 별도의 구동모터 배치없이도 원통형 브러쉬를 회전시킬 수 있다.

이때, 상기 제2 베벨 기어는, 상기 제1 샤프트와 평행하며 상기 제1 샤프트에 회전력을 전달하는 제2 샤프트에 배치되어 있을 수 있다. 제2 베벨 기어가 제1 샤프트에 직접 배치될 수도 있으나, 제2 샤프트를 이용할 경우, 제2 샤프트, 그리고 결과적으로는 제1 샤프트의 높이 조절이 쉽게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트에 배치된 기어가 상승하여 제1 샤프트에 배치된 기어와 맞물려있지 않은 경우 제1 샤프트는 압축 스프링 등에 의해 자연 승강할 수 있다. 또한, 제2 샤프트에 배치된 기어가 하강하여 제1 샤프트에 배치된 기어와 맞물리는 경우, 제1 샤프트도 하강하게 되어, 단순히 전후 방향으로만 이동하는 경우보다 금속 시편 표면의 부식 부분 제거 효과를 더 높일 수 있다.

또한, 상기 제2 샤프트를 상부에서 지지하며, 상기 제2 샤프트를 하강시키는 동력 연결봉을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 상기 동력 연결봉을 상기 이동 프레임에 고정시켜, 상기 제2 샤프트의 상승을 방지하는 동력 연결봉 고정 수단을 추가로 포함할 수 있다.

또한, 구동력 제거 시에 제1 샤프트 또는 제2 샤프트의 자연 승강을 위하여, 상기 제1 샤프트 또는 제2 샤프트 하단에는 상기 제1 샤프트 또는 제2 샤프트를 승강시키기 위한 압축 스프링이 배치되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

우선, 이동 프레임 구동을 위한 요소들을 부식조 베이스 내부에 배치하고, 자기력 구동을 이용하여 이동 프레임을 구동시킴으로써 이동 프레임 구동을 위한 요소들이 염산과 같은 강산에 직접 접촉할 가능성이 낮아져 장치 수명 저하를 방지할 수 있다.

또한, 별도의 추가 모터를 배치하지 않고도, 제1 마그넷부를 구동하는 동력을 이용하여 원통형 브러쉬를 회전시키는 방식으로 시편의 부식부분을 닦아내도록 함으로써 금속 시편의 에칭 품질을 양호하게 하며 작업시간을 단축할 수 있다.

또한, 원통형 브러쉬가 승하강 가능하도록 함으로써 에칭 종료시에 브러쉬를 즉시 승강시킬 수 있어, 브러쉬의 수명 저하을 저감할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 금속 표면 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 사이도이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 부식조 베이스 내부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 금속 표면 에칭 장치를 분해한 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 금속 표면 에칭 장치가 결합된 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 도시된 금속 표면 에칭 장치는 부식조 베이스(110), 이동 프레임(120), 제1 마그넷부(170), 제1 마그넷부 구동 수단(172) 및 제2 마그넷부(125)를 포함한다.

부식조 베이스(110)는 부식조(111)가 상부면에 형성되어 있다. 부식조(111)에는 슬라브 시편과 같은 금속 시편이 배치되며, 또한 상기 금속 시편을 에칭하기 위한 염산, 피크린산 등의 에칭액이 저장된다.

또한, 부식조 베이스(110)는 내부에 공간이 형성되어 있다. 이 내부에 형성된 공간에는 제1 마그넷부(170)와, 제1 마그넷부 구동 수단(172)이 배치된다.

이동 프레임(120)에는 금속 시편의 부식 부분을 제거하기 위한 브러쉬(160)가 결합되어 있으며, 전후 방향으로 이동한다.

제1 마그넷부(170)는 부식조 베이스(110) 내부에 배치된다. 제1 마그넷부(170)는 좌우 한 쌍의 마그넷을 포함할 수 있다. 제1 마그넷부(170)는 전자석을 포함할 수 있고, 또한 영구자석을 포함할 수도 있다. 제1 마그넷부(170)는 전후 방향으로 이동한다.

제1 마그넷부 구동 수단(172)은 제1 마그넷부(170) 하부에 배치된다. 제1 마그넷부 구동 수단(172)은 제1 마그넷부(170)를 전후 방향으로 이동시킨다.

제2 마그넷부(125)는 이동 프레임(120)에 배치되어 있다. 제2 마그넷부(125)는 제1 마그넷부(170)와 마찬가지로 좌우 한 쌍의 자석을 포함할 수 있다. 또한, 제2 마그넷부(125)는 제1 마그넷부(170)와 달리 좌우 한 쌍의 강자성체로 이루어질 수도 있다.

도 2에 도시된 예와 같이, 제2 마그넷부(125)는 이동 프레임(120)의 양측 하단부에 배치될 수 있는데, 이 경우 제1 마그넷부(170)의 인력이 충분히 미치게 할 수 있다.

상기 제2 마그넷부(125)는 제1 마그넷부(170)와의 인력에 의해 전후 방향으로 이동한다. 예를 들어, 제1 마그넷부(170)가 전진 방향으로 이동하면, 인력에 의해 제2 마그넷부(125) 역시 전진 방향으로 이동하게 되고, 그 결과 제2 마그넷부(125)가 배치된 이동 프레임(120)이 전진 방향으로 이동하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 예와 같이, 제1 마그넷부 구동 수단(172)은 모터(150)에 의해 구동되는 무한궤도형 체인일 수 있다. 도시된 예와 같이 제1 마그넷부 구동 수단(172)이 무한궤도형 체인의 경우, 체인의 특성상 전진 방향 및 후진 방향 조절이 쉽고, 또한 체인 상부에 제1 마그넷부(170)의 고정이 용이한 장점을 제공할 수 있다.

상기 모터(150)는 PLC(Power Line Communication) 제어 방식으로 구동 제어될 수 있다. 모터(150)에는 기어(152)가 결합할 수 있고, 이 기어의 이(teeth)가 체인의 홈에 끼워질 수 있다.

모터(150)의 구동에 따라, 무한궤도형 체인은 일방향으로 회전하는 형태로 구동될 수 있으며, 이 경우 제1 마그넷부(170) 역시 일방향으로 직진 및 회전하는 형태로 구동된다. 다른 방식으로, 모터(150)의 구동에 따라, 무한궤도형 체인은 양방향으로 왕복하는 형태로 구동될 수 있으며, 이 경우 제1 마그넷부(170) 역시 전후 왕복운동하는 형태로 구동된다.

이상의 구성을 살펴보면, 부식조 베이스(110) 내부의 제1 마그넷부(170) 구동에 의하여 부식조 베이스(110) 상부의 브러쉬를 구동할 수 있다. 이때, 제1 마그넷부(170)와 이를 구동하기 위한 제1 마그넷부 구동 수단(172)이 부식조 베이스(110) 내부에 배치되어, 부식조(111)에 저장되어 있는 에칭액에 노출되지 않는다. 이를 통하여, 제1 마그넷부(170)와 제1 마그넷부 구동 수단(172)의 부식을 억제할 수 있고, 이에 따라 장치의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 부식조 베이스 내부를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 부식조 베이스(110) 내부에 제1 마그넷부(170)와 이를 구동하기 위한 제1 마그넷부 구동 수단(172)이 배치되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 제1 마그넷부(170) 상에는 제2 마그넷부(125)가 위치하게 된다.

또한, 제1 마그넷부 구동 수단(172)은 모터(170)에 의해 전후 방향으로 구동될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 표면 에칭 장치는, 레일(140)을 포함할 수 있다. 이 레일(140)은 부식조 베이스(110) 상부면에, 또한 부식조(111)의 양측에 전후 방향을 따라 배치될 수 있다. 레일(140)에 의해, 이동 프레임(120)의 전후 방향 이동을 정해진 경로 내로 가이드할 수 있어, 이동 프레임(120)의 경로 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 이동 프레임(120) 하단에는 구동용 휠(130)이 배치되어 있을 수 있다. 이러한 구동용 휠(130)에 의해, 이동 프레임(120)과 부식조 베이스 상부 표면과의 마찰력을 저감할 수 있고, 도 3의 레일(140)이 배치된 경우 이동 프레임(120)과 레일(140)과의 마찰력을 저감할 수 있다. 이를 통하여, 이동 프레임(120)의 이동 효율을 높일 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 금속 표면 에칭 장치를 분해한 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 금속 표면 에칭 장치가 결합된 사시도이다.

도 4 및 도 5에 드러나지는 않지만, 부식조 베이스(110) 내부에는 제1 자석부(170)와 제1 자석부 구동 수단(1720)이 배치되어 있다. 그리고 도 4 및 도 5에서, 부식조 베이스(110)의 부식조에는 에칭 대상이 되는 금속 시편(101)이 배치되어 있고, 또한 에칭액(102)이 저장되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 예와 같이, 브러쉬(160)는 수평축을 기준으로 회전하는 제1 샤프트(161)에 의해 회전하는 원통형 브러쉬일 수 있다. 그리고 제1 샤프트(161)의 끝단에는 베어링(185)이 설치되어 있을 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 예에 따르면, 원통형 브러쉬는 별도의 추가 모터의 구비없이 래크-피니언 결합 및 베벨 기어를 통하여, 수평축을 기준으로 회전할 수 있다.

보다 구체적으로 래크-피니언 결합은 부식조 베이스(110)의 측면에 배치된 래크(173)와, 래크(173)와 맞물려 수직축을 기준으로 회전하는 피니언(174)을 통하여 구현될 수 있다.

베벨 기어는 피니언(174) 상부에 배치되며 상기 피니언(174)과 일체로 회전하는 제1 베벨 기어(175)와, 수평축을 기준으로 제1 샤프트(161)를 회전시키도록, 제1 베벨 기어(175)와 맞물려 수평축을 기준으로 회전하는 제2 베벨 기어(129)에 의해 구현될 수 있다.

이때, 제2 베벨 기어(129)는, 도 4 및 도 5에 도시된 예와 같이, 제1 샤프트(161)와 평행하며 제1 샤프트(161)에 회전력을 전달하는 제2 샤프트(186)에 배치되어 있을 수 있다. 이 경우 제1 샤프트(161)에 포함되는 기어와 제2 샤프트(186)에 포함되는 기어(183)가 맞물릴 수 있고, 제1 샤프트(161)과 제2 샤프트(186)의 회전 방향은 서로 반대 방향이다. 브러쉬(160)의 회전속도는 제1 샤프트(161)의 기어와 제2 샤프트(186)의 기어(183)의 기어비에 의해 조절할 수 있고, 회전방향은 기어 및 샤프트 개수로 조절할 수 있다.

물론, 도면에는 도시하지 않았지만, 제2 베벨 기어(129)가 제1 샤프트(161)에 직접 배치될 수도 있다.

제2 샤프트(186)를 이용할 경우, 제2 샤프트(186), 그리고 결과적으로는 제1 샤프트(161)의 높이 조절이 쉽게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트(186)에 배치된 기어(183)가 상승하여 제1 샤프트(161)에 배치된 기어와 맞물려있지 않은 경우 제1 샤프트(161)는 압축 스프링 등에 의해 자연 승강할 수 있다. 또한, 제2 샤프트(186)에 배치된 기어(183)가 하강하여 제1 샤프트(161)에 배치된 기어와 맞물리는 경우, 제2 샤프트(186)의 하강 힘에 의해 제1 샤프트(161)도 하강하게 되어, 브러쉬가 단순히 전후 방향으로만 이동하는 경우보다 금속 시편 표면의 부식 부분 제거 효과를 더 높일 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 샤프트(186)를 상부에서 지지하며, 제2 샤프트(186)를 하강시키는 동력 연결봉(182)을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 상기 동력 연결봉(182)을 이동 프레임(120)에 고정시켜, 에칭 동작 중에는 제2 샤프트(186)의 상승, 결과적으로는 제1 샤프트(161)의 상승을 방지하는 동력 연결봉 고정 수단(181)을 추가로 포함할 수 있다. 동력 연결봉 고정 수단(181)은 고정 나사의 형태가 될 수 있다. 이 동력 연결봉 고정 수단(181)은 이동 프레임의 상판(187)에 고정될 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 샤프트(161) 및 제2 샤프트(186)는 이동 프레임(120)의 측면을 관통하는 형태로 배치될 수 있다. 이를 위해, 이동 프레임(120)의 측면에는 관통 홀(127)이 형성되어 있을 수 있다.

한편, 에칭이 종료되면 브러쉬(160)에 대한 구동력을 즉시 제거할 필요가 있다. 브러쉬(160)의 구동력 제거는 제1 샤프트(161)의 상승에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 제1 샤프트(161)의 상승은 제2 샤프트(186)의 상승에 의해 제1 샤프트(161)의 기어와 제2 샤프트(186)의 기어(183)가 맞물림이 해제됨으로써 이루어질 수 있다. 또한, 제2 샤프트(186)가 상승하게 되면, 제1 베벨 기어(175)와 제2 베벨 기어(129) 간의 맞물림 역시 해제된다.

구동력 제거를 위하여, 제1 샤프트(161) 또는 제2 샤프트(186)가 자연 승강할 필요가 있다. 이를 위해, 도 4에 도시된 예와 같이, 제1 샤프트 또는 제2 샤프트 하단에는 제1 샤프트 또는 제2 샤프트를 승강시키기 위한 압축 스프링(126)이 배치되어 있을 수 있다. 압축 스프링(126)은 관통 홀(127)에 배치되어 있을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치에서, 브러쉬의 작동 관계에 대하여 살펴보기로 한다.

작업전에는 동력연결봉(182) 이 상승되어 있는 상태에서, 고정 수단(181)이 이동 프레임의 상판(187)에 고정되어 있다. 이 상태는 제1 베벨 기어(175) 와 제2 베벨 기어(129)가 연결되어 있지 않고, 또한 제2 샤프트(186)의 기어(183)와 제2 샤프트(161)의 기어가 연결되어 있지 않으며, 브러쉬(160)가 장착된 제1 샤프트(161)은 스프링(126)에 의해 상승되어 있다. 또한, 제1 마그넷부(170)와 제2 마그넷부(125)는 자기 인력에 의해 상하 대응하는 위치에 있으며, 모터(150)는 구동되지 않는 상태에 있다.

부식조(111) 내에 평량을 마친 에칭액(102)을 투입하고, 부식을 위한 승온으 위해 히터 등의 승온 장치(미도시)를 통하여 에칭액(102)의 온도를 상승시킨다. 에칭액(102)의 온도가 적정온도에 도달하면, 에칭 대상이 되는 금속 시편(101)을 부식조(111) 내에 투입한다. 일정한 시간이 경과한 후, 부식조 베이스(110) 내부의 모터(150)를 구동시키면, 무한궤도 체인 형태의 제1 마그넷부 구동 수단(172)이 일방향 직진 또는 전후 왕복운동을 하게 된다. 그러면, 제1 마그넷부 구동 수단(172) 상에 배치된 제1 마그넷부(170)의 자기 인력에 의해 제2 마그넷부(125)가 제1 마그넷부를 따라서 전후로 움직이게 된다. 이 구동력으로 피니언(174)이 레크(173) 를 따라 회전하게 된다.

고정 나사(181)를 풀고 동력연결봉(182)을 내리면 브러쉬(160)가 하강하면서 제1 및 제2 베벨 기어(175, 129)가 연결되어 동력이 생기고, 상부의 제2 샤프트의 기어(183)와 하부의 제1 샤프트(161)의 기어가 맞물려, 브러쉬(160)가 회전하게 되고, 이 상태에서 고정 나사(181)를 회전시켜 이동 프레임의 상판(187)에 고정한다.

에칭이 완료되면 고정 나사(181)를 해제하게 되고, 고정 나사(181)의 해제에 의해, 스프링(126)에 의해 브러쉬(160)가 상승하고 동력연결봉(182)을 더 상승시키면 동력은 끊어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는 이동 프레임 구동을 위한 요소들을 부식조 베이스 내부에 배치하고, 자기력 구동을 이용하여 이동 프레임을 구동시킴으로써 이동 프레임 구동을 위한 요소들이 피크린산, 염산 등과 같은 강산에 직접 접촉할 가능성이 낮아진다.

또한, 본 발명에 따른 금속 표면 에칭 장치는 별도의 추가 모터를 배치하지 않고도, 제1 마그넷부를 구동하는 동력을 이용하여 원통형 브러쉬를 회전시키는 방식으로 시편의 부식부분을 닦아내도록 함으로써 금속 시편의 에칭 품질을 양호하게 하며 작업시간을 단축할 수 있다.

101 : 금속 시편 102 : 에칭액
110 : 부식조 베이스 111 : 부식조
120 : 이동 프레임 125 : 제2 자석부
126 : 압축 스프링 127 : 관통 홀
129 : 제2 베벨 기어 130: 구동용 휠
140 : 레일 150 : 모터
152 : 체인 구동 기어 160 : 브러쉬
161 : 제1 샤프트 170 : 제1 자석부
172 : 제1 자석부 구동 수단 173 : 래크
174 : 피니언 175 : 제1 베벨 기어
183 : 제2 샤프트의 기어 186 : 제2 샤프트
185 : 베어링 187 : 이동 프레임 상판

Claims

에칭액 및 금속 시편이 배치되는 부식조가 상부면에 형성되어 있으며, 내부에 공간이 형성된 부식조 베이스;
브러쉬가 결합되어 있으며, 전후 방향으로 이동하는 이동 프레임;
상기 부식조 베이스 내부에 배치되어, 전후 방향으로 이동하는 제1 마그넷부;
상기 제1 마그넷부 하부에 배치되어, 상기 제1 마그넷부를 전후 방향으로 이동시키는 제1 마그넷부 구동 수단; 및
상기 이동 프레임에 배치되어 있으며, 상기 제1 마그넷부와의 인력에 의해 전후 방향으로 이동하는 제2 마그넷부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 표면 에칭 장치는, 상기 부식조 베이스 상부면에, 또한 상기 부식조의 양측에 전후 방향을 따라 배치되어, 상기 이동 프레임이 전후 방향 이동을 가이드하는 레일;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이동 프레임 하단에는 구동용 휠이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 마그넷부 구동 수단은 모터에 의해 구동되는 무한궤도형 체인인 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 브러쉬는 수평축을 기준으로 회전하는 제1 샤프트에 의해 회전하는 원통형 브러쉬인 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제5항에 있어서,
상기 금속 표면 에칭 장치는,
상기 부식조 베이스의 측면에 배치된 래크;
상기 래크와 맞물려 수직축을 기준으로 회전하는 피니언;
상기 피니언 상부에 배치되며 상기 피니언과 일체로 회전하는 제1 베벨 기어;
상기 제1 샤프트를 수평축을 기준으로 회전시키도록, 상기 제1 베벨 기어와 맞물려 수평축을 기준으로 회전하는 제2 베벨 기어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 베벨 기어는, 상기 제1 샤프트와 평행하며 상기 제1 샤프트에 회전력을 전달하는 제2 샤프트에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 샤프트를 상부에서 지지하며, 상기 제2 샤프트를 하강시키는 동력 연결봉을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제8항에 있어서,
상기 동력 연결봉을 상기 이동 프레임에 고정시켜, 상기 제2 샤프트의 상승을 방지하는 동력 연결봉 고정 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 샤프트 또는 제2 샤프트 하단에는 상기 제1 샤프트 또는 제2 샤프트를 승강시키기 위한 압축 스프링이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 베벨 기어는 상기 샤프트에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 표면 에칭 장치.