서류를 찍었는데 심이 종이 위에서 찌그러지는 경우가 있습니다.
스테이플러 심을 예로 들어, 눌리는 부품이 휘는 원리와 사용 조건을 알아보겠습니다.
종이를 뚫기 전 심은 어떻게 지지가 될까?
스테이플러 손잡이를 누르면 내부의 금속판이 ㄷ자 모양의 심을 아래로 밀어냅니다.
이때 심의 다리는 종이를 뚫는 과정에서 저항 받으며, 충분히 지지가 되지 않으면 옆으로 휘어질 수 있습니다.
심의 지지 구조를 다룬 특허에 따르면, 종이를 뚫기 전에는 본체 내부의 가이드가 심의 다리를 받쳐주고, 이후 심이 종이를 관통하기 시작하면 종이가 다리를 둘러싸 움직임을 제한합니다.
즉, 종이는 심이 뚫어야 할 대상이면서 관통이 시작된 뒤에는 심을 지지하는 역할도 합니다.
심은 왜 종이를 뚫기 전에 휘어질까?
스테이플러 심이 압축력을 받아 곧은 형태를 유지하지 못하고 옆으로 휘는 현상을 좌굴(압축력을 받는 부품이 옆으로 휘어지는 현상)이라고 합니다.
좌굴에는 재료의 강성(힘을 받을 때 변형에 저항하는 성질)과 부품의 길이, 지지 구조가 영향을 미칩니다. 심을 만드는 철선의 특성도 변형과 관련이 있지만, 특히 지지받지 못하는 구간이 길수록 좌굴에 취약해집니다. 또한 작은 휘어짐이 발생하면 누르는 힘이 추가적인 굽힘을 일으켜 변형이 커질 수 있습니다.
이러한 좌굴을 줄이기 위한 설계 사례가 Bostitch의 PowerCrown 심입니다.
일반적인 심과 달리 윗부분의 가운데가 솟아 있어, 금속판이 이를 눌러 펴면 두 다리가 바깥쪽으로 밀리면서 본체 내부 벽의 지지를 더 잘 받도록 설계되었습니다.
Bostitch는 이러한 구조가 심의 좌굴을 줄인다고 설명합니다.
이처럼 부품의 휘어짐은 재료의 특성뿐 아니라 힘을 받는 구조를 조정해 줄일 수도 있습니다.
심이 계속 휘어진다면 무엇을 확인해야 할까?
스테이플러 심이 반복해서 휘어진다면 본체에 맞는 규격인지, 종이 장수와 두께가 사용 범위에 적합한지 확인해야 합니다.
같은 규격이라도 철선의 특성과 사용 조건은 다를 수 있습니다.
Rapid의 24/6 규격 심은 다리 길이가 모두 6mm지만, 부드러운 철선을 사용한 Standard는 최대 20장, 강한 철선을 사용한 Strong은 최대 30장으로 안내됩니다. 두 제품 모두 80g/m² 복사 용지 기준입니다.
이러한 차이를 철선 하나만의 영향으로 단정할 수는 없지만, 같은 규격이라고 해서 실제 사용 성능까지 동일한 것은 아닙니다.
또한 심이 내부에 걸려 있는지도 확인해야 합니다.
심이 종이를 통과한 뒤 제대로 접히지 않을 때는 경우에는 좌굴과 구분해 받침판 상태를 살펴볼 필요가 있습니다.
작은 부품에도 작동의 조건이 있습니다.
스테이플러 심은 종이를 뚫기 전에는 곧게 버텨야 하고, 통과한 뒤에는 접혀야 합니다.
같은 부품이라도 변형이 발생하는 시점에 따라 정상적인 작동인지, 기능 이상인지가 달라집니다.
다른 제작 부품도 마찬가지입니다. 부품을 교체하거나 재제작할 때는 외형과 치수뿐 아니라 힘을 받는 위치와 지지 구조, 실제 사용 조건까지 살펴야 합니다.
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