아두이노로 커스텀 키보드 만들기 - 3. 보강판 설계

단순히 보강판을 설계할 뿐이라면 종이와 펜만 있으면 충분하지만, 업체에 주문제작을 의뢰하기 위해서는 보통 2D 도면 파일이 필요합니다. CAD 프로그램이나 Adobe의 일러스트레이터로 만든 설계도를 보내주면 대부분 문제 없습니다. 저는 무료 2D CAD 프로그램인 QCADCAM으로 보강판을 설계한 다음 .dxf 형식으로 저장한 파일로 의뢰해서 설계도와 동일하게 제작된 물건을 받았습니다.

 

키 레이아웃처럼 보강판 역시 간단하게 설계해주는 사이트가 존재합니다. (링크: http://www.keyboardcad.com)

지난 글에서 </>RawData로 저장한 내용을 위 사이트에 붙여넣고 몇가지 옵션을 선택해 주기만 하면 거의 완성된 보강판 설계도면을 다운로드 할 수 있습니다. 아래 그림은 해당 사이트에서 보강판 설계도를 생성한 화면입니다.

사진 1. 자동으로 생성된 보강판 도면

별다른 설명이 필요 없을 정도로 간단한 작업입니다만, 먼저 커스텀시에 필요한 설정값에 대해 알아보도록 합시다.

Switch Cutout Type

스위치 구멍의 모양을 지정합니다. Square는 한 변이 14mm인 정사각형 형태입니다. 기본적인 형태이고 가장 안정적으로 스위치가 장착됩니다. Side Notches의 경우 보통 기판에 스위치가 결합된 상태로 스위치 상부 하우징을 분리하기 위해 스위치 구멍 좌우로 홈을 파준 형태입니다. 파여진 홈으로 투을 집어넣어 스위치 상부 하우징을 분리합니다. 스위치 좌우를 지지해주는 부분이 적어 흔들림이 발생할 수 있습니다. H Notches는 사이드 노치의 단점을 보완한 형태로 정확히 필요한 부분함 홈을 파냈기 때문에 가운데 부분이 남아있어 좌우 흔들림을 잡아줍니다. 대신 형상이 복잡해진 만큼 가공 시간과 단가가 올라갑니다.

Stabilizer Cutout Type

스테빌라이저 장착 구멍입니다. 대부분의 경우 체리식을 사용하므로 체리식을 선택하시면 됩니다. 기판에 장착하는 체리식 스테빌라이저는 보강판에 장착하는 형태보다 구멍이 작으므로 역시 체리식을 선택해 주시면 됩니다. Costar는 한국에서 흔히 마제식으로 불리는 형태입니다.

사진 2. 스테빌라이저의 장착 방식

Plate Border Width

보강판 테두리 두께입니다. 0을 입력할 경우 보강판 테두리와 키캡의 외각선이 일치하게 됩니다. 기본값인 2.5mm를 지정한 경우 테두리의 가장 얇은 부분(스위치 구멍이 있는 부분)이 5mm가 됩니다.

Kref

톱날 두께를 말합니다. 나무를 자를 때 톱날 두께만큼 재료가 줄어드는 것을 보정하기 위해 입력합니다. 아크릴 레이저 커팅의 경우 2~3T라면 0.1mm, 5T라면 0.2mm로 지정해 주시면 대부분 문제없습니다.

Grid Spacing

키캡 사이의 간격, 즉 1u의 크기를 지정합니다. 표준 레이아웃에서 1u는 3/4inch(=19.05mm)이기 때문에 일반적으로 판매되고 있는 기판들 역시 19.05mm 간격으로 제작됩니다. 해당 기판을 사용하면서 보강판을 19mm 간격으로 제작할 경우 기판과 보강판의 구멍이 맞지 않아 스위치 결합이 불가능하므로 19.05mm를 선택해줍니다. 기판이 없거나 직접 제작하는 경우, 숫자가 깔끔하게 나와서 알아보기 쉬운 19 mm를 선택하셔도 문제없습니다.

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이제 Square, Cherry, Default, 0.1mm, 19mm를 선택하고 Submit 버튼을 누른 다음 생성된 도면파일(.dxf)을 다운로드 받아 CAD 프로그램으로 마무지를 지어줍니다. 테두리를 둥글게 하고 외각 지지대 부분과 아두이노를 올려둘 부분까지 만들어 두었습니다.

그림 3. 캐드 프로그램으로 완성한 보강판 도면

지지대 외에도 스테빌라이저 부분도 파손이 우려되 얇게 돌출된 부분을 이어주고, 스테빌라이저의 돌기 한쪽을 제거하고 장착하기로 했습니다.

 

그림 4. 카일 박스축 스위치의 치수

그림 5. 보강판 두께와 스위치 홀의 크기

지지대 설계시 주의할 점은 보강판 상단에서 바닥면 까지 최소 9mm가 되도록 해야 한다는 것입니다. 스위치에서 나오는 다리 부분이 보강판 상단면에서 8.3(5.0+3.3)mm 이므로 보강판이 휘면서 바닥이 긁히지 않도록 하려면 10mm 이상을 확보하시길 권해드립니다. 또한 보강판 두께가 1.9T가 넘어갈 경우 스위치의 고정 돌기부분에 의한 탄력으로 스위치가 빠져나올 수 있으니 글루건이나 순간 접착제 등으로 고정하거나 돌기와 닿는 보강판 부분을 경사지게 갈아줄 필요가 있습니다. 또한 체리식 보강판 장착 스테빌을 사용할 경우 보강판 두께가 2T를 넘어가면 철심 부분과 간섭해서 키감에 악영향을 미치니 보강판 두께는 2T 이하로 만드실 것을 권합니다.

 

위 도면으로 2T 아크릴로 업체에 주문하고 받은 보강판입니다. 보강판~지지대의 높이가 6mm 이므로 10mm가 안되지만, 종이박스로 만든 지지대로 여러 높이와 경사로 사용해보고 알맞은 정도롤 알아보고 추후 별도로 다리 부분을 만들어 완성시킬 예정입니다. 이제 다음 단계는 스위치를 장착하고 배선하는 것입니다.

사진 6. 완성된 아크릴 보강판

 

PS. 요즘은 화관법/화평법 영향으로 개인용으로 판매하는 아크릴 접착제를 구하기가 굉장히 힘든 관계로, 다음부터는 보강판을 설계할 때 볼트/너트를 사용해 결합하는 방식으로 만들어야 할 것 같네요. 생각치도 못한 곳에서 발목이 잡혔습니다.