KR100560213B1 - 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조 - Google Patents

요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조 Download PDF

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KR100560213B1
KR100560213B1 KR1020040039045A KR20040039045A KR100560213B1 KR 100560213 B1 KR100560213 B1 KR 100560213B1 KR 1020040039045 A KR1020040039045 A KR 1020040039045A KR 20040039045 A KR20040039045 A KR 20040039045A KR 100560213 B1 KR100560213 B1 KR 100560213B1
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Abstract

본 발명은 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 각각 원통형상의 내통부와 외통부를 기본적 구성으로 하는 와이핑 실린더 구조에 있어서, 고속으로 회전하는 와이핑 실린더가 단시간 내에 제동될 때 응력 집중으로 인한 와이핑 실린더의 파손 등을 방지하기 위한 것이며, 이를 위하여 내외통부 결합수단에 대응하여 부가 결합수단이 형성되고, 내통부의 제1단면과 축 연결부분에 디스크가 부착되고, 그리고 내통부와 축 연결부분의 용접부위를 2배 이상 확장시키는 등의 구성을 특징으로 하고, 이에 따라 응력 집중을 분산시킴으로써 내외통부 결합수단 및 축 연결부분에 대한 응력 집중을 방지할 수 있고, 나아가 내외통부 결합수단 및 축 연결부분에서 발생하는 파손 등을 방지할 수 있다.
요판 인쇄기, 와이핑 실린더, 내외통부 결합수단, 응력, 디스크

Description

요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조 { Structure of wiping cylinder for intaglio }
도 1은 일반적인 요판 인쇄기의 구성을 도시한 개략도;
도 2a는 도 1의 와이핑 실린더의 구조를 도시한 측면 단면도;
도 2b는 도 2a의 2b-2b 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 2c는 도 2a의 2c-2c선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 2d는 도 2a의 에어벤트 니플을 도시한 확대도;
도 2e 내지 도 2g는 도 2a의 와이핑 실린더의 내통부에 대한 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도;
도 3a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 구조를 도시한 측면 단면도;
도 3b는 도 3a의 3b-3b 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 3c 내지 도 3e는 도 3a의 와이핑 실린더의 내통부에 대한 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도;
도 4a는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 구조를 도시한 측면 단면도;
도 4b는 도 4a의 4b-4b 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 4c는 도 4a의 디스크를 도시한 확대 단면도;
도 4d는 도 4a의 와이핑 실린더의 내통부에 대한 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도;
도 5a는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 구조를 도시한 측면 단면도;
도 5b는 도 5a의 5b-5b 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 5c는 도 5a의 5c-5c 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 5d 내지 도 5f는 도 5a의 와이핑 실린더의 내통부에 대한 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도;
도 6a는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 구조를 도시한 측면 단면도;
도 6b는 도 6a의 6b-6b 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도;
도 6c는 도 6a의 6c-6c 선에 따른 와이핑 실린더의 단면도; 그리고
도 6d 내지 도 6f는 도 6a의 와이핑 실린더의 내통부에 대한 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 요판 인쇄기 12 : 화운틴 로울러
14 : 연육 로울러 16 : 샤브론 실린더
18 : 컬렉팅 실린더 20 : 용지
22 : 압통 실린더 24 : 판 실린더
30, 130, 130a, 130b, 130c : 와이핑 실린더
40, 140 : 내통부 42, 142 : 내부 중공몸체
44, 144 : 제1단면 45, 65 : 요홈
46, 146 : 제2단면 47, 67 : 에어 홀
50, 150 : 축 52, 152 : 제1단부
54, 154 : 제2단부 56, 76, 156, 176 : 중공
60, 160 : 외통부 62, 162 : 외부 중공몸체
64, 164 : 제1단면 66, 166 : 제2단면
72, 172 : 제1돌기부 74, 174 : 제2돌기부
80, 180 : 내외통부 결합수단 82 : 중공몸체
84 : 날개 86 : 부착수단
88 : 밀봉재 90, 190, 192 : 용접부위
110 : 부가 결합수단 120 : 디스크
122 : 관통홀 124 : 원판몸체
본 발명은 요판 인쇄기(또는 "음각 인쇄기"라고도 한다)용 와이핑 실린더 구조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 각각 원통형상의 내통부와 외통부를 기본적 구성으로 하는 와이핑 실린더 구조에 있어서, 고속으로 회전하는 와이핑 실린더가 단시간 내에 제동될 때 발생할 수 있는 와이핑 실린더의 파손 등을 방지하기 위한 와이핑 실린더 구조에 관한 것이다.
요판 인쇄기라 함은, 은행권 또는 각종 유가증권 등의 위조방지요소 및 특수한 제품 인쇄에 사용되는 것으로, 도 1을 참조하여 일반적으로 널리 알려진 요판 인쇄기의 구성 및 그 작동방식을 설명하면 다음과 같다. 참고로, 도 1의 요판 인쇄기는 예컨대, 스위스 KBA Giori사(社)의 요판인쇄기(Super Orlof Intaglio)와 같은 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
일반적인 요판 인쇄기(10)는 잉크집(도시되지 않음)으로부터 화운틴 로울러(12), 연육 로울러(14), 샤브론 실린더(16), 컬렉팅 로울러(18)를 순차적으로 거쳐 약 150 ㎛ 깊이로 음각된 화선부(畵線部)를 포함한 판 실린더(24)의 표면으로 잉크가 전달된다. 다수의 로울러를 이용하여 잉크가 전달되기 때문에 직접 인쇄하기에 앞서 회전하는 판 실린더(24)의 표면에 맞닿아 반대 방향으로 회전하는 와이핑 실린더(30)가 판 실린더(24)의 화선부를 제외한 영역 - 비화선부(非畵線部) - 에 묻어 있는 잉크를 제거하고, 화선부(畵線部)에 남아 있는 잉크들만이 압통 실린더(22)와 판 실린더(24) 사이로 통과하는 용지(20)로 전달되어 인쇄가 실시된다.
한편, 와이핑 실린더는 약 150 rpm의 고속으로 회전하며, 판 실린더(24)와 와이핑 실린더(30) 사이의 압력은 통상적으로 50 내지 80 암페어(A)의 전류 단위로써 나타난다. 비화선부의 잉크를 제거하기 위하여 사용되는 와이핑 용액은 물 98.5중량%, 가성소다 1중량% 및 로토유 0.5중량%로 구성된다. 이러한 와이핑 용액의 조성은 인쇄에 사용되는 잉크의 종류에 따라 다르며, 요판 인쇄기 역시 수불식 또는 용제불식으로 구분될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참고하여, 요판 인쇄기에 사용되는 종래의 와이핑 실린더 구조를 설명한다.
앞서 기술한 바와 같이, 와이핑 실린더(30)와 맞닿는 판 실린더의 표면 온도가 매우 높기 때문에, 냉각을 위하여 원통형상의 중공몸체로 구성되고, 와이핑 실린더 전체 무게와, 냉각수의 편심 회전 등을 고려하여, 내통부(40)와 외통부(60)의 이중구조로 구성되는 것이 일반적이다.
내통부(40)는 원통형상의 내부 중공몸체(42)와 그 양단에 형성되는 제1단면(44) 및 제2단면(46)으로 구성되고, 원통형의 중공몸체(42)의 중심선을 따라 중공(56)을 갖는 축(50)이 관통하며, 축(50)의 양 단부(52, 54)가 제1단면 및 제2단면 외측으로 돌출된다.
외통부(60)는 이러한 내통부(40)가 그 내부에 수용되는 원통형상의 외부 중공몸체(62)로 구성되며, 역시 그 양단에 제1단면(64)과 제2단면(66)이 형성되고, 축(50)의 양 단부(52, 54)에 대응되는 양 단면(64, 66)의 내측에 요홈 형상의 축걸이부(도시되지 않음)가 형성되고, 역시 양 단면(64, 66)의 외측으로 각각 축 형상의 돌기부들(72, 74)이 돌출되어 형성된다. 이러한 구조의 외통부(60) 내로 내통부(40)가 수용되는 방식은 내통부(40)의 축(50) 양 단부(52, 54)가 외통부(60)의 축걸이부에 끼워 맞춰진 후 지지되는 방식을 취한다. 도 2a는 이처럼 내통부(40)가 외통부(60) 내에 수용된 상태를 도시한 것이다.
또한, 내통부(40)의 제1단면(44)과 외통부(60)의 제1단면(64)의 서로 대응하 는 일 지점에는 내외통부 결합수단(80)이 결합되어 내통부와 외통부를 물리적으로 결합한다. 이러한 내외통부 결합수단(80)이 와이핑 실린더 내에 결합된 모습이 도 2d에 구체적으로 도시되어 있으며, 이를 참조하여 내외통부 결합수단(80)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
내외통부 결합수단(80)은 원통형상의 중공몸체(82)와, 중공몸체의 일 지점에서 원통형상의 길이방향에 수직하게 방사상으로 뻗은 날개(84)로 구성되며, 날개가 내통부 및 외통부 중 하나의 단면, 예컨대, 내통부의 제1단면(44)에 밀착되어 결합된 후 볼트와 같은 부착수단(86)을 이용하여 결합한 구조이다. 날개를 내통부 단면(4)에 결합시키는 부착수단(86)은 하나 이상 형성될 수 있으며, 바람직하게는 중곰몸체를 중심으로 120°의 각을 이루며 세 개 형성될 수 있다.
중공몸체(82)의 양단은 각각 내통부 제1단면(44)의 요홈(45)과 외통부 제1단면(64)의 요홈(65)에 오링(O-ring)과 같은 밀봉재(88)를 개재하여 삽입되며, 각 요홈들(45, 65)에는 내외통부 결합수단(80)의 중공에 대응하여 에어 홀들(47, 67)이 형성되어 있다. 이처럼, 내외통부 결합수단(80)은 내통부의 제1단면(44) 및 외통부의 제1단면(64)을 물리적으로 결합하며, 동시에 내통부의 에어 홀(47)-내외통부 결합수단의 중공-외통부의 에어 홀(67)로 이어지는 공기 흐름 통로를 형성함으로써 내통부 내부공간을 와이핑 실린더 외부와 소통시킨다.
이러한 내외통부 결합수단(80)의 구조는, 실제 와이핑 실린더가 사용될 때, 공정 중 고온에 의해 내통부 내부공간의 공기가 팽창됨에 따라 발생할 수 있는 문제점을 해소할 수 있다. 이러한 구조적 특징에 의해, 내외통부 결합수단(80)은 조 인트 니플(joint nipple) 또는 에어벤트 니플(airbent nipple)이라 불리기도 한다.
축의 양 단부(52, 54)가 외통부의 양 단면(64, 66) 내측에 끼워지고, 내통부 및 외통부의 제1단면들(44, 64) 사이에 내외통부 결합수단(80)이 개재되어 결합되는 종래의 와이핑 실린더(30)는 다음과 같은 문제점이 나타날 수 있다.
종래의 와이핑 실린더는 구조적 취약점(예컨대, 축 직경이 기준보다 작게 형성되거나, 축과 내통부 단면을 잇는 용접강도가 부족하거나, 또는 축의 양 단부와 외통부 사이의 체결상태가 불량한 구조)과 내외통부 결합수단의 재질 불량 등에 의해 전체적인 강도가 부족해질 수 있고, 이에 따라 와이핑 실린더가 구동 중에 급정지되는 경우 발생되는 비틀림 모멘트(Torque)를 충분히 상쇄시킬 수 없는 문제점을 보여준다. 비틀림 모멘트가 상쇄되지 못하는 경우, 그 결과는 내외통부 결합수단 및 축 부분에 응력이 집중되어 결국 해당 부분의 파손으로 나타날 수 있다.
도 2e 내지 도 2g는 와이핑 실린더의 내통부에 대하여 와이핑 실린더의 회전 및 외통부와의 접촉하중에 따라 발생하는 응력을 프로그램으로 계산하여 도시화한 것으로, 와이핑 실린더의 내통부에 분포되는 응력을 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도로서 나타낸 것이다. 도 2e는 내통부 전체에 대한 응력분포도이고, 도 2f는 제1단면에 대한 응력분포도이고, 그리고 도 2g는 제2단면에 대한 응력분포도이다.
이들 도면에서 응력의 크기는 그 범례에서 나타난 것처럼 색상의 표시로 구분되며, 예를 들어, 파란색 계열로 갈수록 낮은 응력을 나타내고 빨간색 계열로 갈수록 높은 응력을 나타내는 것이고, 따라서 분포되는 응력이 내외통부 결합수단(또는 에어벤트 니플) 주위에서 집중됨을 확인할 수 있다.
본 발명의 목적은 와이핑 실린더의 구동 및 급제동시에 내외통부 결합수단으로 집중되는 응력을 분산시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 집중되는 응력을 분산시킴으로써, 해당 부위에 대하여 발생할 수 있는 파손 등의 문제점을 방지하기 위한 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실질적으로 원통형상의 내부 중공몸체와, 원통형의 중심선을 따라 내부 중공몸체를 관통하여 그 양 단부가 내부 중공몸체의 양 단면에서 돌출되는 축을 포함하는 내통부와; 소정의 간격을 두어 내통부를 내부에 수용하는 실질적으로 원통형상의 외부 중공몸체를 갖고, 축의 돌출된 양 단부를 수용하는 한 쌍의 축걸이부가 외부 중공몸체의 양 단면 내측에 형성되어 내통부가 지지되고, 축의 양 단부에 대응하여 외부 중공몸체의 양 단면 외부로 각각 돌출되는 축 형상의 한 쌍의 돌기부를 포함하는 외통부; 및 내통부의 양 단면 중 일 단면인 제1단면과 내통부의 제1단면에 대응하여 마주보는 외통부의 제1단면 사이에 개재되어, 내통부 및 외통부를 물리적으로 결합하는 내외통부 결합수단;을 포함하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 있어서,
내통부의 제1단면에 대향하는 제2단면과 내통부의 제2단면에 대응하여 마주보는 외통부의 제2단면을 물리적으로 결합하는 부가 결합수단을 적어도 하나 이상 포함하고, 부가 결합수단에 의해 내외통부 결합수단에 집중되는 응력을 완화시키는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조를 제공한다.
덧붙여, 본 발명에 따르면, 중앙에 축의 직경에 대응하는 관통홀이 형성되고 소정의 반경을 갖는 원판 형상이며, 관통홀에 축의 단부가 끼워지고 내통부의 제1단면 외측에 부착됨으로써 내통부를 고정시키는 디스크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
덧붙여, 본 발명에 따르면, 내통부의 양 단면의 외측과 양 단면을 관통하는 축의 관통부분의 연결부분에 대하여 기존에 비하여 확장된 소정의 범위로 용접을 실시하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
(제 1 실시형태)
이하 도 3a 및 3b를 참고하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130)의 구조를 설명한다.
와이핑 실린더(130)는 원통형상의 내통부(140)와 외통부(160)의 이중구조로 구성된다. 내통부(140)는 원통형상의 내부 중공몸체(142)와 그 양단에 형성되는 제1단면(144) 및 제2단면(146)으로 구성되고, 원통형의 내부 중공몸체(142)의 중심선(CL)을 따라 중공(156)을 갖는 축(150)이 관통하며, 축(150)의 양 단부(152,154)가 제1단면 및 제2단면 외측으로 돌출된다.
외통부(160)는 이러한 내통부(140)가 소정의 거리(도 3b의 "d")를 두고 수용되는 원통형상의 외부 중공몸체(162)로 구성되며, 역시 그 양단에 제1단면(164)과 제2단면(166)이 형성되고, 축(150)의 양 단부(152, 154)에 대응되는 양 단면(164, 166)의 내측에 요홈 형상의 축걸이부(도시되지 않음)가 형성되고, 역시 양 단면(164, 166)의 외측으로 각각 축 형상의 돌기부들(172, 174)이 돌출되어 형성된다. 이러한 외통부(160) 내에 내통부(140)가 수용되는 방식은 종래와 동일하며, 도 3a는 이처럼 내통부(140)가 외통부(160) 내에 수용된 상태를 도시한 것이다.
또한, 내통부(140)의 제1단면(144)과 외통부(160)의 제1단면(164)의 서로 대응하는 일 지점에는 내외통부 결합수단(180)이 결합되어 내통부와 외통부를 물리적으로 결합한다. 내외통부 결합수단(180)은 조인트 니플(joint nipple) 또는 에어벤트 니플(airbent nipple)이라 불리기도 한다.
이러한 구조에 더하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130)는 제2단면(166) 측에 적어도 하나 이상의 부가 결합수단(110)이 형성된 것을 특징으로 한다. 부가 결합수단(110)은 축을 중심으로 방사상으로 균일한 각으로 형성되고, 바람직하게는 2개의 부가 결합수단(110)이 축(150)을 중심으로 대칭적으로 형성된다.
부가 결합수단(110)은 외통부(160)의 제2단면(166)을 관통하여 내통부(140)의 제2단면(146)에 체결되는 볼트와 같은 구조이며, 내외통부 결합수단(180)과 마찬가지로 내통부(140)와 외통부(160)를 물리적으로 결합하여 고정시킨다. 볼트의 크기는 내통부 및 외통부의 크기 등에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제 1 실시형태에서, 외통부(160)의 원통형상 중공몸체(162)의 길이(LOUT)가 900 ㎜이고, 내통부의 원통형상 중공몸체(142)의 길이(LIN)가 740 ㎜인 경우에, 부가 결합수단(110)으로 사용되는 볼트는 직경이 16 ㎜이고 길이가 65 ㎜인 스테인레 스 재질의 M16 볼트가 될 수 있다.
도 3c 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 내통부에 대하여 발생하는 응력을 프로그램으로 계산하여 도시화한 것으로, 와이핑 실린더의 내통부에 분포되는 응력을 폰 마이제(Von Mises) 응력분포도로서 나타낸 것이다. 도 3c는 내통부 전체에 대한 응력분포도이고, 도 3d는 제1단면에 대한 응력분포도이고, 그리고 도 3e는 제2단면에 대한 응력분포도이다.
이들 도면에서 응력의 크기는 그 범례에서 나타난 것처럼 색상의 표시로 구분되며, 예를 들어, 파란색 계열로 갈수록 낮은 응력을 나타내고 빨간색 계열로 갈수록 높은 응력을 나타낸다.
종래의 도면(도 2e 내지 2g)과 비교하여 보면, 전체적으로 응력이 분산된 것을 알 수 있으며, 특히 도 3d에서 내외통부 결합수단 주위의 응력이 도 2f와 비교하여 크게 감소된 것을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 2e에서 나타난 높은 응력 분포(빨간색으로 표시됨)가 도 3c에서는 보다 낮은 응력 분포(초록색으로 표시됨)로 도시된 것을 확인할 수 있고, 또한 도 2g에서 빨간색으로 나타난 영역에 비하여 도 3e에서는 보다 적은 영역으로 표시됨을 확인할 수 있다.
이처럼, 와이핑 실린더에 발생하는 응력이 제2단면 측에 형성된 부가 결합수단에 의해 분산됨으로써, 내외통부 결합수단에 대한 응력 집중이 완화되고, 따라서 와이핑 실린더의 급제동 또는 와이핑 실린더의 구조적 결함 등에 의해 나타나던 내외통부 결합수단의 파손과 같은 종래의 문제점이 해소될 수 있다.
(제 2 실시형태)
이하 도 4a 내지 4c를 참고하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130a)의 구조를 설명한다.
참고로, 편의를 위하여, 이하에서 제 1 실시형태와 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 부여하고, 반드시 설명하여야 할 필요가 없는 경우에는 그 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 제 1 실시형태와 유사하게, 제 2 실시형태의 와이핑 실린더(130a)는 내통부(140)와 외통부(160)의 이중구조로 구성된다. 내통부는 원통형상의 내부 중공몸체(142)와 그 양단에 형성되는 제1단면(144) 및 제2단면(146)으로 구성되고, 내부 중공몸체의 중심선(CL)을 따라 중공(156)을 갖는 축(150)이 관통하며, 축의 양 단부(152,154)가 제1단면 및 제2단면 외측으로 돌출된다.
외통부(160)는 이러한 내통부가 소정의 거리(도 4b의 "d")를 두고 수용되는 원통형상의 외부 중공몸체(162)로 구성되며, 역시 그 양단에 제1단면(164)과 제2단면(166)이 형성되고, 축(150)의 양 단부에 대응되는 양 단면(164, 166)의 내측에 요홈 형상의 축걸이부(도시되지 않음)가 형성되고, 역시 양 단면(164, 166)의 외측으로 각각 축 형상의 돌기부들(172, 174)이 돌출되어 형성된다. 도 4a는 이처럼 내통부가 외통부 내에 수용된 상태를 도시한 것이다.
이러한 구조에 더하여, 제 2 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130a)는 내통부의 제1단면(144)과 축(150)의 연결부위에 소정 형상의 디스크(120)를 추가로 부착한 점을 특징으로 한다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 디스크(120)는 중앙에 축(150)의 직경에 대응하는 관통홀(122)이 형성되고 소정의 직경(DDISK)과 소정의 두께(t)를 갖는 원판 몸체(124)로 구성되어 있으며, 디스크(120)가 내통부(140)의 제1단면(144)에 부착될 때 기존 용접부위(190)가 수용될 수 있는 요홈(126)이 형성된 구조이다. 이러한 디스크는 관통홀(122)에 축(150)의 단부(152)가 끼워지고 내통부의 제1단면(144) 외측에 용접(194)을 통하여 부착됨으로써 상기 내통부와 축의 연결부분을 고정시킬 수 있다.
디스크의 크기는 내통부 및 축의 크기 등에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 제 2 실시형태에서, 내통부(140)의 직경(DIN)이 238 ㎜이고, 축(150)의 직경이 31.5 ㎜인 경우에, 원판 몸체의 직경(DDISK)이 120 ㎜이고, 관통홀의 직경(DH)이 32 ㎜인 디스크(120)가 사용될 수 있다.
도 4d는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 내통부 중 제1단면에 발생하는 응력을 프로그램으로 계산하여 도시화한 것으로, 역시 폰 마이제 응력분포도로서 나타낸 것이다.
도 4d에서 응력의 크기는 그 범례에서 나타난 것처럼 색상의 표시로 구분되며, 예를 들어, 파란색 계열로 갈수록 낮은 응력을 나타내고 빨간색 계열로 갈수록 높은 응력을 나타낸다.
종래의 도면(도 2f)과 비교하여 보면, 전체적으로 응력이 분산된 것을 알 수 있으며, 특히 디스크가 부착됨에 의해 축을 중심으로 하는 부분에서 응력이 크게 분산됨을 확인할 수 있다.
이처럼, 와이핑 실린더에 발생하는 응력이 제1단면 측에 형성된 디스크에 의해 분산됨으로써, 축과 내통부의 제1단면의 연결부위에 대한 응력 집중이 완화되고, 따라서 와이핑 실린더의 급제동 또는 와이핑 실린더의 구조적 결함 등에 의해 나타나던 축 연결부분의 파손과 같은 종래의 문제점이 해소될 수 있다.
(제 3 실시형태)
이하 도 5a 내지 5c를 참고하여, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130b)의 구조를 설명한다.
본 발명의 제 1 실시형태와 유사하게, 제 3 실시형태의 와이핑 실린더(130b)는 내통부(140)와 외통부(160)의 이중구조로 구성된다. 내통부는 원통형상의 내부 중공몸체(142)와 그 양단에 형성되는 제1단면(144) 및 제2단면(146)으로 구성되고, 내부 중공몸체의 중심선(CL)을 따라 중공(156)을 갖는 축(150)이 관통하며, 축의 양 단부(152,154)가 제1단면 및 제2단면 외측으로 돌출된다.
외통부(160)는 이러한 내통부가 소정의 거리(도 4b의 "d")를 두고 수용되는 원통형상의 외부 중공몸체(162)로 구성되며, 역시 그 양단에 제1단면(164)과 제2단면(166)이 형성되고, 축(150)의 양 단부에 대응되는 양 단면(164, 166)의 내측에 요홈 형상의 축걸이부(도시되지 않음)가 형성되고, 역시 양 단면(164, 166)의 외측으로 각각 축 형상의 돌기부들(172, 174)이 돌출되어 형성된다. 도 5a는 이처럼 내통부가 외통부 내에 수용된 상태를 도시한 것이다.
이러한 구조에 더하여, 제 3 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130b)는 내통부의 양 단면(144, 146)과 축(150)의 연결부위에 종래에 비하여 보다 확장된 범위로 용접(192)이 실시된 점을 특징으로 한다.
도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 제 3 실시형태에 따른 용접부위(192)는 종래의 용접부위(도 2b 및 도 2c의 부호 "90" 참조)와 비교하여 2배로 확장된 상태를 나타낸다. 이처럼, 축 연결부분에 대한 용접부위가 확장됨으로써, 축 연결부분으로 집중되는 응력에 대하여 상대적으로 보다 강도가 향상될 수 있고, 결과적으로 축 연결부분의 파손을 방지할 수 있다.
용접부위의 범위는 종래에 비하여 2배 이상 확장되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 종래 5 ㎜, 7 ㎜의 용접다리와 4 ㎜의 목두께로 정의되는 용접부위(90)가 제 3 실시형태에서 10 ㎜, 14 ㎜의 용접다리와 8 ㎜의 목두께로 정의될 수 있다.
도 5d 내지 도 5f는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 내통부에 발생하는 응력을 프로그램으로 계산하여 도시화한 것으로, 역시 폰 마이제 응력분포도로서 나타낸 것이다. 도 5d는 내통부 전체에 대한 응력분포를, 도 5e는 제1단면에 대한 응력분포를, 그리고 도 5f는 내통부의 제2단면에 대한 응력분포를 나타낸다.
도 5d 내지 도 5f에서 응력의 크기는 그 범례에서 나타난 것처럼 색상의 표시로 구분되며, 예를 들어, 파란색 계열로 갈수록 낮은 응력을 나타내고 빨간색 계열로 갈수록 높은 응력을 나타낸다.
종래의 도면(도 2e 내지 도 2g)과 비교하여 보면, 전체적으로 응력이 분산된 것을 알 수 있으며, 특히 용접부위가 확장됨에 따라 축 연결부분에서 응력이 분산됨을 확인할 수 있다.
이처럼, 내통부와 축 사이의 연결부분에 발생하는 응력이 확장된 용접부위에 의해 분산됨으로써, 축과 내통부 양 단면의 연결부위에 대한 응력 집중이 완화되고, 따라서 와이핑 실린더의 급제동 또는 와이핑 실린더의 구조적 결함 등에 의해 나타나던 축 연결부분의 파손과 같은 종래의 문제점이 해소될 수 있다.
(제 4 실시형태)
이하 도 6a 내지 6c를 참고하여, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130c)의 구조를 설명한다.
본 발명의 제 4 실시형태는 앞서 설명한 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태의 특징들을 모두 포함하여 구성된 것으로, 상세한 구성은 생략한다.
제 4 실시형태에 따른 와이핑 실린더(130c)는 부가 결합수단(110)과, 디스크(120) 및 확장된 용접부위(192)를 모두 적용함으로써, 응력 분산을 유도할 수 있고 그에 따라 내외통부 결합수단 및 축 연결부분에 대한 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 결과적으로 내외통부 결합수단 및 축 연결부분에 대한 파손이 방지될 수 있다.
도 6d 내지 도 6f는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 와이핑 실린더의 내통부에 발생하는 응력을 프로그램으로 계산하여 도시화한 것으로, 역시 폰 마이제 응력분포도로서 나타낸 것이다. 도 6d는 내통부 전체에 대한 응력분포를, 도 6e는 제1단면에 대한 응력분포를, 그리고 도 6f는 내통부의 제2단면에 대한 응력분포를 나타낸다.
도 6d 내지 도 6f에서 응력의 크기는 그 범례에서 나타난 것처럼 색상의 표 시로 구분되며, 예를 들어, 파란색 계열로 갈수록 낮은 응력을 나타내고 빨간색 계열로 갈수록 높은 응력을 나타낸다.
종래의 도면(도 2e 내지 도 2g)과 비교하여 보면, 전체적으로 응력이 분산된 것을 알 수 있으며, 내외통부 결합수단 및 축 연결부분의 용접부위를 중심으로 응력의 분산을 확인할 수 있다.
이상에서, 특정한 실시형태들을 통하여 본 발명이 기술되었으나, 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는다면, 뒤따르는 특허청구범위에 의해서 정의되는 본 발명은 자유롭게 수정 및 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 와이핑 실린더 구조는 내외통부 결합수단에 대응하여 부가 결합수단을 추가로 형성하고, 축 연결부분에 디스크를 추가로 부착하고, 또는 축 연결부분에 대한 용접부위를 종래에 비하여 2배 이상 확장함으로써, 종래에 발생되던 응력 집중을 방지할 수 있고, 나아가 응력 집중에 의해 발생되던 구성요소들의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 실질적으로 원통형상의 내부 중공몸체와, 상기 원통형의 중심선을 따라 상기 내부 중공몸체를 관통하여 그 양 단부가 상기 내부 중공몸체의 양 단면에서 돌출되는 축을 포함하는 내통부;
    소정의 간격을 두어 상기 내통부를 내부에 수용하는 실질적으로 원통형상의 외부 중공몸체를 갖고, 상기 축의 돌출된 양 단부를 수용하는 한 쌍의 축걸이부가 상기 외부 중공몸체의 양 단면 내측에 형성되어 상기 내통부가 지지되고, 상기 축의 양 단부에 대응하여 상기 외부 중공몸체의 양 단면 외부로 각각 돌출되는 축 형상의 한 쌍의 돌기부를 포함하는 외통부; 및
    상기 내통부의 양 단면 중 일 단면인 제1단면과 상기 내통부의 제1단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제1단면 사이에 개재되어, 상기 내통부 및 외통부를 물리적으로 결합하는 내외통부 결합수단;
    을 포함하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 있어서,
    상기 내통부의 제1단면에 대향하는 제2단면과 상기 내통부의 제2단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제2단면을 물리적으로 결합하는 부가 결합수단을 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 부가 결합수단에 의해 상기 내외통부 결합수단에 집중되는 응력을 완화시키는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부가 결합수단은 2개이며, 상기 부가 결합수단은 상기 축을 중심으로 서로 대향하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부가 결합수단은 상기 외통부의 제2단면을 관통하고 그에 대응하는 상기 내통부의 제2단면에 삽입되어 결합되는 볼트인 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  4. 실질적으로 원통형상의 내부 중공몸체와, 상기 원통형의 중심선을 따라 상기 내부 중공몸체를 관통하여 그 양 단부가 상기 내부 중공몸체의 양 단면에서 돌출되는 축을 포함하는 내통부;
    소정의 간격을 두어 상기 내통부를 내부에 수용하는 실질적으로 원통형상의 외부 중공몸체를 갖고, 상기 축의 돌출된 양 단부를 수용하는 한 쌍의 축걸이부가 상기 외부 중공몸체의 양 단면 내측에 형성되어 상기 내통부가 지지되고, 상기 축의 양 단부에 대응하여 상기 외부 중공몸체의 양 단면 외부로 각각 돌출되는 축 형상의 한 쌍의 돌기부를 포함하는 외통부; 및
    상기 내통부의 양 단면 중 일 단면인 제1단면과 상기 내통부의 제1단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제1단면 사이에 개재되어, 상기 내통부 및 외통부를 물리적으로 결합하는 내외통부 결합수단;
    을 포함하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 있어서,
    중앙에 상기 축의 직경에 대응하는 관통홀이 형성되고 소정의 반경을 갖는 원판 형상이며, 상기 관통홀에 상기 축의 단부가 끼워지고 상기 내통부의 제1단면 외측에 부착됨으로써 상기 내통부를 고정시키는 디스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 디스크의 소정의 반경은 상기 축의 중심에서 상기 내외통부 결합수단이 형성된 지점까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 내통부의 외부직경은 238 ㎜이고 상기 디스크의 외부직경은 120 ㎜인 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  7. 실질적으로 원통형상의 내부 중공몸체와, 상기 원통형의 중심선을 따라 상기 내부 중공몸체를 관통하여 그 양 단부가 상기 내부 중공몸체의 양 단면에서 돌출되는 축을 포함하는 내통부;
    소정의 간격을 두어 상기 내통부를 내부에 수용하는 실질적으로 원통형상의 외부 중공몸체를 갖고, 상기 축의 돌출된 양 단부를 수용하는 한 쌍의 축걸이부가 상기 외부 중공몸체의 양 단면 내측에 형성되어 상기 내통부가 지지되고, 상기 축의 양 단부에 대응하여 상기 외부 중공몸체의 양 단면 외부로 각각 돌출되는 축 형상의 한 쌍의 돌기부를 포함하는 외통부; 및
    상기 내통부의 양 단면 중 일 단면인 제1단면과 상기 내통부의 제1단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제1단면 사이에 개재되어, 상기 내통부 및 외통부를 물리적으로 결합하는 내외통부 결합수단;
    을 포함하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 있어서,
    상기 내통부의 양 단면의 외측과 상기 양 단면을 관통하는 축의 관통부분의 연결부분에 대하여 소정의 범위로 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  8. 제 7 항에 있어서, 용접이 실시되는 상기 소정의 범위는 기존의 용접 범위보다 2배 이상 확대된 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기존의 용접 범위가 5 ㎜, 7 ㎜의 용접다리와 4 ㎜의 목두께로 표현되는 경우에, 상기 소정의 범위는 10 ㎜, 14 ㎜의 용접다리와 8 ㎜의 목두께로 표현되는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
  10. 실질적으로 원통형상의 내부 중공몸체와, 상기 원통형의 중심선을 따라 상기 내부 중공몸체를 관통하여 그 양 단부가 상기 내부 중공몸체의 양 단면에서 돌출되는 축을 포함하는 내통부;
    소정의 간격을 두어 상기 내통부를 내부에 수용하는 실질적으로 원통형상의 외부 중공몸체를 갖고, 상기 축의 돌출된 양 단부를 수용하는 한 쌍의 축걸이부가 상기 외부 중공몸체의 양 단면 내측에 형성되어 상기 내통부가 지지되고, 상기 축의 양 단부에 대응하여 상기 외부 중공몸체의 양 단면 외부로 각각 돌출되는 축 형상의 한 쌍의 돌기부를 포함하는 외통부; 및
    상기 내통부의 양 단면 중 일 단면인 제1단면과 상기 내통부의 제1단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제1단면 사이에 개재되어, 상기 내통부 및 외통부를 물리적으로 결합하는 내외통부 결합수단;
    을 포함하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조에 있어서,
    상기 내통부의 제1단면에 대향하는 제2단면과 상기 내통부의 제2단면에 대응하여 마주보는 상기 외통부의 제2단면을 물리적으로 결합하는 적어도 하나 이상의 부가 결합수단과,
    중앙에 상기 축의 직경에 대응하는 관통홀이 형성되고 소정의 반경을 갖는 원판 형상이며, 상기 관통홀에 상기 축의 단부가 끼워지고 상기 내통부의 제1단면 외측에 부착됨으로써 상기 내통부를 고정시키는 디스크를 더 포함하며,
    상기 내통부의 양 단면의 외측과 상기 양 단면을 관통하는 축의 관통부분의 연결부분에 대하여 소정의 범위로 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 요판 인쇄기용 와이핑 실린더 구조.
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