KR101099719B1 - 단결정 골프채의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단결정 골프채의 제조방법에 관한 것으로, 구리, 니켈 및 타이타늄 중의 어느 하나 또는 하나 이상의 금속을 단결정으로 제조하고, 이를 가공하여 골프채 헤드에 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 골프채 헤드 부분에 단결정 소재를 적용하여, 골프공과 골프채 헤드 부분의 타구면 사이에 균일한 타구력이 작용하도록 하여 타구의 정확도를 높여 경기력을 향상시키는 이점이 있다.

단결정 골프채 헤드 퍼터

Description

단결정 골프채의 제조방법{manufacturing method of single crystal golf club}

본 발명은 골프채 헤드 부분에 단결정 소재를 적용하여, 골프공과 골프채 헤드 부분의 타구면 사이에 균일한 타구력이 작용하도록 하여 타구의 정확도를 높이기 위한 단결정 골프채의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 골프 경기에서는 낮은 타수로 홀에 골프공을 최종적으로 넣어야 승리하게 되므로, 골퍼는 골프공의 속도, 방향, 타구력 등의 여러 요인을 복합적으로 제어할 수 있어야 한다.

특히, 골프공에 직접적으로 타구력이 작용하는 골프채 헤드 부분은 이러한 요인을 제어하기 위한 중요한 부분으로써, 그 소재 및 형태 개발에 대한 연구가 활발한 편이다.

한편, 골프채는 우드(wood), 아이언(iron), 퍼터(putter)로 크게 나누어진다. 일반적으로, 우드는 드라이버샷을 할 때 사용하며, 아이언은 골프공을 그린으 로 올리는 경우, 퍼터는 그린에서 홀에 골프공을 가볍게 쳐서 홀에 넣을 때 사용하는 것이다. 골퍼는 이러한 다양한 골프채를 적절한 상황에서 바꾸어 가면서 사용하여 타구력, 속도, 방향 등의 요소가 가장 적절하게 헤드 부분에서 골프공에 작용하도록 하여 원하는 방향으로 골프공을 이동시키게 된다.

본 발명에서는 타구력, 속도, 방향 등이 가장 적절하게 조화를 이루는 퍼팅(putting) 동작시 사용되는 퍼터에 대해 살펴보고자 한다.

퍼팅을 위한 그린은 홀을 중심으로 반경 20야드 정도로, 퍼팅 그린 상에서 사용하는 퍼터의 헤드는 장타를 날리는 우드나 아이언과는 다른 형태로 형성된다.

일반적으로 퍼터의 헤드는 샤프트의 장착방식에 따라 L자형·T자형·F자형으로 분류하거나 헤드 모양에 따라 블레이드(Blade)형과 말렛(Mallet)형 등으로 구분되기도 한다. 그리고, 퍼터의 헤드에는 타구면이 있으며, 골프공의 표면에는 딤플이란 홈이 형성되어 있는데, 딤플은 볼이 회전하면서 비상하여 공기와 마찰이 발생되면서 부력이 생겨 멀리 나가도록 하고 낙하된 상태에서는 그린에서 멀리 굴러가지 않도록 하기 위하여 형성되어 있는 것이다.

그러나 퍼팅 시에는 딤플은 좋지 않은 영향을 미치게 되며, 이는 퍼터 헤드의 타구면에 딤플의 모서리가 닿게 되면 타구면에 균일한 타구력이 작용하지 않아 골프공은 휘어져 원하는 방향으로 나아가지 못해, 타수 증가의 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 방향성을 높이기 위해 퍼터 헤드의 소재를 변경하거나, 퍼터 헤드에 탄성체를 부착하는 방법 등이 있다. 이러한 헤드의 역할은 타구시 퍼터 헤드와 골프공 사이를 완충시켜 균일한 힘이 골프공에 미치 도록 하여 타구의 정확도를 높이도록 하기 위함이다.

그러나, 퍼터 헤드의 소재를 변경하는 것은 그 물성 및 특성이 규명되어야 하는 등 신소재를 개발하는 것이 그렇게 용이하지 않을 뿐만 아니라, 탄성체의 사용은 탄성체의 마모를 초래하거나, 탄성체 자체의 탄성계수의 적절한 조절이 용이하지 않으며, 탄성계수가 방향에 따라 상이하여 골프공과 헤드 타구면이 접하는 시간이 길어져 퍼팅시 흔들림이 발생하여, 골프공 방향의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 골프채의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 골프채 헤드 부분에 단결정 소재를 적용하여, 골프공과 골프채 헤드 부분의 타구면 사이에 균일한 타구력이 작용하도록 하여 타구의 정확도를 높이기 위한 단결정 골프채의 제조방법을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구리, 니켈 및 타이타늄 중의 어느 하나 또는 하나 이상의 금속을 단결정으로 제조하고, 이를 가공하여 골프채 헤드에 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 단결정 골프채의 제조방법은, 골프채 헤드의 타격면에 접합홈을 형성시키는 접합홈형성단계와; 구리, 니켈 및 타이타늄 중의 어느 하나 또는 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키는 단결정육성단계와; 상기 육성된 단결정을 일정한 두께를 가지는 단결정 기판으로 절단하는 기판형성단계와; 상기 단결정 기판을 골프채 헤드의 타격면에 적합하도록 단결정타격부의 형태로 가공하는 가공단계와; 상기 단결정타격부의 표면을 연마하는 표면연마단계와; 상기 단결정타격부를 상기 접합홈에 접합하여 골프채 헤드의 타격면을 완성시키는 접합단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가공단계는, CNC 선반 가공기, 밀링 가공기, 와이어 방전기, 프레스기, 워터젯 및 와이어컷 방전가공기 중에 어느 하나를 이용하여 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면연마단계는, 역학적 연마 또는 화학적 에칭을 통해 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 타구면적을 최소화하기 위해 상기 표면연마단계는, 상기 골프채 헤드의 타구면에 레이저 마킹기를 통해 볼록한 구면을 생성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접합단계는, 초음파 접합, 아크 접합 및 유기물 접착제를 이용한 접착 중의 어느 한 가지 방법에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 구리 니켈 및 타이타늄 중의 어느 하나 또는 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키는 단결정육성단계와; 상기 육성된 단결정을 골프채 헤드 형태로 가공시키는 가공단계와; 상기 단결정으로 이루어진 골프채 헤드의 표면을 연마하는 표면연마단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 여기에서, 상기 가공단계는, CNC 선반 가공기, 밀링 가공기, 와이어 방전기를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 골프채 헤드 부분에 단결정 소재를 적용하여, 골프공과 골프채 헤드 부분의 타구면 사이에 균일한 타구력이 작용하도록 하여 타구의 정확도를 높여 경기력을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 골프채 헤드 부분에 금속 단결정 소재를 적용한 것으로서, 골프채 헤드 부분 전체 또는 일부분인 타구면이 단결정으로 이루어진 것이다.

일반적으로, 단결정은 어떤 고체 안에 존재하는 원자·이온·분자가 규칙적인 배열을 가지는 것으로, 전체적으로 내부 원자 배열이 규칙적이면서 완전한 구조를 갖는 것을 말한다. 이러한 단결정은 내부 원자의 규칙적인 배열에 의해 광택이 뛰어나고 깊은 색채감을 느낄 수 있으며, 격자결함이 없어 일방향의 균일한 탄성계수를 가지는 장점을 가지고 있다.

이러한 단결정 금속을 골프채 헤드 부분에 적용할 시, 골프공과 골프채 헤드 부분의 타구면 사이에 일반 금속으로 이루어진 골프채와 같이 비선형 탄성계수에 의해 타구력이 분산되지 않고, 단결정의 특성상 일방향 즉, 골프공과 헤드의 타구면과의 접촉점을 중심으로 타구력이 균일하게 작용하여 힘의 제어가 용이하여, 타구의 정확도를 높일 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 골프채(10), 특히 퍼터의 헤드(100) 부분의 타구면의 위치에 내삭된 접합홈(110)을 형성시킨다. 상기 접합홈(110)은 후술할 단결정타구부(300)가 수용 접착되는 부분으로, 타구 방향에 대해 수직한 방향으로 봤을 때, 사각형상, 원형, 마름모 등의 여러 가지 형태로 형성시킬 수 있으며, 퍼팅 거리 및 속도 등에 따라 적절하게 선택되어 사용되어 질 수 있도록 홈을 형성한다.

그리고, 육성하고자 하는 금속 덩어리(구리, 니켈, 타이타늄)를 성장도가니(BN도가니, 석영도가니, 흑연도가니, 알루미나도가니 등)에 넣어서, 상기 금속덩어리가 포함되어 있는 성장도가니를 유도코일을 이용한 유도가열 또는 탄소히터를 이용하여 상기 금속덩어리를 용융시킨다. 본 발명에서는 성장도가니로 흑연도가니를 사용하거나 또는 흑연도가니를 외부도가니로 사용하고 BN도가니, 석영도가니, 알루미나도가니 중 하나를 내부도가니로 사용하는 이중 구조도가니를 이용하였다.

상기 구리, 니켈, 타이타늄 소재는 퍼팅시 어느 정도의 충격력에도 견딜 시 있어야 하며, 타구시 골프공의 딤플과 헤드(100) 부분에서의 접촉 시간을 최소화할 수 있도록 적절한 탄성계수를 가지는 물질이어야 한다. 구리, 니켈, 타이타늄은 어느 정도의 탄성력을 가짐과 동시에 충격력에도 견딜 수 있는 재질이다.

발명에서는 구리 단결정을 육성하는 방법에 대해 상세히 기술하기로 한다.

여기서 구리는 탄소와 화학적 결합을 하지 않으므로 성장도가니를 흑연도가니 또는 외부도가니가 흑연도가니인 이중 구조도가니를 사용하였다. 성장도가니를 발열체로 사용하는 이유는 금속 단결정이 육성되어 지면서 도가니에 잔류한 용융상태의 덩어리 양이 감소되는 경우에 유도 가열의 온도 조절이 어렵다는 것이다. 그래서 성장도가니를 발열체로 사용하여 도가니 자체의 온도를 제어하는 것이 금속단결정을 육성하는데 용이하다는 것이다. 성장도가니에 구리 덩어리를 넣고 흑연 히 터 또는 RF 유도코일을 이용하여 금속의 녹는점까지 가열한다. 구리의 녹는점이 각각 1083℃이므로 녹는점보다 30℃ 정도 높은 온도까지 가열하여 구리를 완전히 녹인다.

그리고 원하는 결정구조를 지닌 종자결정인 시드를 제조하여 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성시키게 되는바, 종자결정인 시드는 (100), (110), (111) 방향으로 막대모양으로 각각 제조하였다. 또한 구리 단결정을 육성하기 위해 성장온도는 1100℃~1000℃의 범위 내에서 실시하였고, 액상의 온도를 0.1~1℃/min 정도 조절해가면서 성장시키는 종자결정을 이용한 초크랄스키 방법으로 구리의 고순도 금속 단결정을 육성한다.

상기에서는 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성하는 방법에 대해 설명하였으나 브리지만 방법에 의해 단결정을 형성하여도 무방하다.

다음은 육성된 단결정을 일정 두께를 가지는 단결정 기판으로 절단하여 단결정 기판을 형성한다. 상기 단결정 기판의 두께는 상기 접합홈(110)의 두께에 대응되거나 이보다 좀 더 높게 하여, 최종적으로 헤드(100)의 타구면과 수평을 이룰 수 있도록 한다. 여기에서 육성된 단결정으로부터 단결정 기판으로의 절단은 와이어컷에 의해 이루어진다.

그리고, 상기 단결정 기판을 퍼터의 헤드(100)의 타구면에 적합하도록 단결정타구부(300)의 형태로 가공한다. 상기 단결정타구부(300)는 상기 접합홈(110)에의 접합부위는 접합홈(110)의 형상에 대응되게 형성되도록 하여 안정적으로 접합이 이루어지도록 하고, 골프공이 접촉하는 부분은 다양한 방향 및 크기의 타구력의 발 휘가 가능하도록 필요에 따라 편평하게 형성시키거나, 돌출되도록 하거나 홈 형상 등으로도 형성할 수 있다.

여기에서 상기 단결정 기판으로부터 단결정타구부(300)의 가공은 CNC 선반 가공기, 밀링 가공기, 와이어 방전기, 프레스기, 워터젯 및 와이어컷 방전가공기 중에 어느 하나를 이용하여 이루어진다.

상기 단결정타구부(300)의 형태가 완성되며, 상기 단결정타구부(300)의 표면을 역학적 연마 또는 화학적 에칭을 통해 연마시킨다.

또한, 레이저 마킹기를 통해 단결정타구부(300)의 표면, 즉, 골프채 헤드의 타격면에 퍼터의 사용 근접거리 및 세기 강도에 따라 레이저 마킹기를 이용하여 균일하고 볼록한 구면을 형성시킬 수 있다. 이는 타구면을 최소화하면서 단결정 방향의 특성을 그대로 활용이 가능하다는 것이다.

그리고, 상기 단결정타구부(300)의 연마가 완료되면, 이를 상기 접합홈(110)에 접합하여 골프채 헤드(100)의 타구면을 완성한다. 여기에서 단결정타구부(300)와 골프채 헤드(100)의 접합홈(110)과의 접합은 초음파 접합, 아크 접합을 이용하거나, 기타 유기물 접착제(200)를 이용하여 접합시킨다.

상기의 실시예는 골프채(10) 특히, 퍼터의 헤드(100) 부분의 타구면이 단결정으로 이루어진 경우이나, 필요에 의해서는 퍼터의 헤드(100) 전체가 단결정으로 이루어지도록 하여 샤프트에 결합할 수도 있으며, 이는 육성된 단결정을 골프채 헤드(100) 형태로 CNC 선반 가공기, 밀링 가공기, 5축 와이어 방전기를 통해 바로 가공하고, 상기의 표면 연마 작업을 수행함으로써 구현되게 된다. 이러한 형태의 헤 드(100)는 퍼터 헤드 뿐만 아니라 주로 아이언이나 우드에도 적용될 수 있다.

이와 같이 단결정을 골프채 헤드(100) 부분에 적용함으로써, 종래의 금속 재질의 골프채에 비해, 단결정 특유의 광택감이 뛰어나 미관상 보기도 좋을 뿐만 아니라, 골프공과 골프채 헤드(100) 부분의 타구면 사이에 단결정의 특성상 선형의 일방향의 탄성계수에 의해 타구력이 분산되지 않고 골프공과 헤드(100)의 타구면과의 접촉점을 중심으로 타구력이 균일하게 작용하여 힘의 제어가 용이하여, 타구의 정확도를 높일 수 있게 되는 것이다.

도 1 - 본 발명에 따른 단결정 골프채의 사시도.

도 2 - 본 발명에 따른 단결정 골프채의 분해사시도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

10 : 골프채 100 : 헤드

110 : 접합홈 200 : 접착제

300 : 단결정타구부

Claims (11)

1. 골프채의 제조방법에 있어서,

   골프채 헤드(100)의 타구면에 접합홈(110)을 형성시키는 접합홈형성단계와;

   구리, 니켈 및 타이타늄 중의 어느 하나 또는 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키는 단결정육성단계와;

   상기 육성된 단결정을 일정한 두께를 가지는 단결정 기판으로 절단하는 기판형성단계와;

   상기 단결정 기판을 골프채 헤드(100)의 타구면에 적합하도록 단결정타구부(300)의 형태로 가공하는 가공단계와;

   상기 단결정타구부(300)의 표면을 연마하는 표면연마단계와;

   상기 단결정타구부(300)를 상기 접합홈(110)에 접합하여 골프채 헤드(100)의 타구면을 완성시키는 접합단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가공단계는,

   CNC 선반 가공기, 밀링 가공기, 와이어 방전기, 프레스기, 워터젯 및 와이어컷 방전가공기 중에 어느 하나를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 단결정 골 프채의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 표면연마단계는,

   역학적 연마 또는 화학적 에칭을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 표면연마단계는,

   상기 골프채 헤드(100)의 타구면에 레이저 마킹기를 통해 볼록한 구면을 생성시키는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 접합단계는,

   초음파 접합, 아크 접합 및 유기물 접착제(200)를 이용한 접착 중의 어느 한 가지 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 골프채의 제조방법.
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