기구 버튼의 종류와 설계 – 사출버튼, 키보드 버튼, 안전버튼, 방수 버튼

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1. 들어가며

1.1 물리 버튼

오늘 이야기해보려하는 내용은 제품설계를 하시는 분들이 가끔 고민할 만한 내용이지 않을까 싶다.

최근 우리 주변에서 볼 수 있는 버튼들은 물리버튼의 형태가 그리 많지는 않다.

점점 터치패널을 이용하는 방식으로 넘어가고 있으며, 심지어는 음성인식으로 동작이 되는 ai가 적용되는 경우도 심심치 않게 있다.

그렇다면 나는 왜 이런 시대에 물리적인 버튼에 대한 고민을 하고 있을까?

그건 바로 내가 있는 의료기기 업계와 우리 회사의 정책으로 인해 물리버튼으로 제작하는 장비를 설계해야하기 때문이다.

1.2 기존에 있는 버튼의 종류

물론 내가 설계한 것도 있고 내가 설계 하지 않은 것도 많지만, 기존에는 어떤 방식의 방수 버튼을 사용했을까?

• 실리콘버튼 -> 케이스에 끼워서 사용, 실리콘의 탄성을 이용해 원상복귀 되며 동작한다.
• 사출 버튼 -> 플라스틱 사출을 이용해 제작. 보통 얇은 다리를 만들어 스프링을 대체하여 사용한다. 실리콘 부품을 추가해 스프링의 역할을 대신하기도 한다.
• 맴브레인 버튼 -> 실리콘이나 시트 아래에 스위치와 보드를 적층하고 융착하여 제작한다. 아주 얇은 형태의 버튼을 제작할 수 있지만 멤브레인 버튼을 부착할 만한 공간 확보가 필요하다.

1.3 각 버튼의 예시

각 버튼의 예시를 아래 그림으로 간략히 표현해봤다. 그리고 각 형태에 대한 특징에 대해 설명하려 한다. 참고로 내가 이야기하는게 정답은 아니라는 것을 유념하고 글을 읽길 바란다.

1.3.1 실리콘 버튼 형식-01

• CASE에 실리콘 버튼을 억지끼워 맞춤하는 방식으로 조립한다.
• 실리콘과 CASE가 끼워지는 치수를 조절함으로써 버튼의 틈으로 물이 들어가는 것을 막을 수 있다.
• 실리콘의 두께를 조절함으로써 감도와 내구성을 조절할 수 있다.
• 실리콘 재료에 따라 내구성과 감도가 천차만별일 수 있다.
• 실리콘 제조시 사출금형이 아니기 때문에 parting line을 깔끔하게 숨기기 어렵다.

1.3.2 실리콘 버튼 형식-02

• 실리콘 버튼을 case에 끼워 넣는 방식이 아닌 switch가 실장되어 있는 board로 뒷면을 누르면서 고정한다.
• board가 뒤에서 누르며 case와 실리콘 버튼의 일부 면이 압축된다. 압축된 부분의 면이 sealing을 구현해준다.
• 보통 이런경우에는 버튼만 실장되어 있는 board가 따로 필요해서 단가가 높아진다.
• 실리콘의 두께와 실리콘의 소재에 따라 감도와 내구성이 달라진다.
• 첫번째 버튼의 형태보다는 parting line(파팅라인)을 내부로 숨길 수 있다.

1.3.3 사출 버튼

단면도로 그려서 와서 이해가 어려울 수 있지만 한 번 이해하려 노력해보자.

• 사출 버튼은 아래 단면도와 같은 형태가 보통이다.
• 얇은 플라스틱의 탄성을 이용해 버튼을 누르고 나서 원상복귀하는 구조다.
• 버튼은 얇은 리브와 이어져 있으며 case의 boss에 screw를 이용해 조립한다.
• 이해가 어려운 분을 위해 참고 영상을 가져왔다. –> 사출버튼 관련 영상<— 클릭!!(click)

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2. 내가 고려한 버튼의 구조.

난 물리 버튼, 즉 사출 버튼 형태로 설계를 진행했다. 근데 왜 물리 버튼으로 왔을까? 장비의 컨셉과 여러가지 이해관계가 얽힌 결과물이라고 생각하면 된다.

현재까지 의료기기장비회사 답게 아주 여러가지 포괄적인 설계요구사항이 있다. 간략하게 이이야기 해보자면

• 내구성이 좋아야 한다.
• 감도가 좋아야 한다.
• 세척에 강해야 한다.
• 디자인이 예뻐야 한다.
• 너무 쉽게 눌리지도 너무 힘들게 눌리지도 말아야 한다.
• 방수가 되어야 한다.
• 등등등드읃으응드릉ㄻ모하머후ㅠ나이류ㅜㅎ

뭐 대략 이 정도 요구사항이 있다. 흠 다 충족하기 위한 야리꾸리한 재질과 구조를 만족하기에는 모두 너무 추상적인 요구사항이다.

누를때 1kgf의 힘이 필요해야 한다! 같은 구체적인 내용은 없다. 모두 주관적인 판단이 기준이다.

그래서 그냥 디자이너가 만든 디자인에 가장 잘 어울릴만한 소재는 플라스틱이라고 생각 했다.

그렇다면 사출 버튼을 이용한 설계를 진행하는데 어떻게 방수를 구현을 해야하나?

물론 내가 앞서 설명한 버튼 구조는 아주 기본적인 버튼 구조이기 때문에 다들 알아서 잘 하는 방법이 있겠지만 나에겐 항상 모든게 처음이기 때문에 고민을 해봤다.

그래서 필요한 사항을 정리해봤다.

• 플라스틱 사출 버튼을 이용해 디자이너의 제품디자인을 충족한다.
• 장비 내부에 공간이 없기 때문에 버튼은 제품 내부에서 조립하는게 아니라 외측에서 조립되는 방향을 고려한다.
• 플라스틱 사출버튼과 case와의 틈으로 새어 들어오는 액체를 sealing 할 수 있도록 실리콘 부품을 사용한다.
• 단가를 낮추되 투자비도 낮출 수 있도록 고려한다.

위와 같은 조건으로 고민을 하기 시작했다.

흠 고민을 하다보니 여러가지 방안이 나왔는데…

현재 만들고 있는 수지형 장비 내부의 공간이 너무 부족해서 쉽지 않았다.

그래서 현재 만든 장비의 모습이 어떤지 한 3d 파일로 보여줄 수는 없고 2d 단면도로 보여주도록 하겠다.

2.1 버튼 컨셉 1

버튼을 외측에서 조립된 상태이기때문에 버튼이 탈출 하지 않도록 버튼을 잡아주는 부품을 볼트를 이용해 조립한다.

실링은 실리콘 러버로 진행하고 실리콘과 case간의 실링을 위해 버튼 브라켓을 이용한다.

버튼과 실리콘간의 실링을 위해 버튼 홀더를 조립하며 실리콘을 압축하여 실링한다.

2.2 버튼 컨셉 2

버튼이 탈출하지 않도록 스냅링을 이용해 조립한다.

실리콘은 버튼브라켓을 이용해 케이스와 실링한다.

버튼과 실리콘은 버튼이 지나가는 실리콘의 구멍 치수를 버튼보다 작게하여 실리콘의 탄성으로 인해 밀착해서 실링이 이루어지도록 한다.

2.3 버튼 컨셉 3

버튼이 탈출하지 않도록 버튼 홀더를 조립한다. 버튼 홀더는 나사가 없이 기구적인 조립 구조를 구현한다.

실리콘은 케이스와 실링할 수 있도록 버튼브라켓으로 조립한다.

이러한 구조를 생각해봤다. 흠 이게 맞는 것인지 모르겠지만 일단 한 번 가보려 한다… 잘 되길 바란다.

흠.. 너무 많은 내용을 적었나 싶기도 한데 누가 이걸 보겠나 싶기도 하다.

혹시라도 태클을 걸고 싶으면 언제든 걸길 바란다. 오히려 좋다.

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