KR101912207B1 - 골프채 샤프트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프채용 샤프트 제조방법을 개시한다. 개시된 골프채용 샤프트 제조방법은 비정질 금속포일을 절단하여 외부금형에 위치시킨 후, 외부금형의 내부에 원형의 내부금형을 삽입하고, 절단 금속포일의 양 끝단부가 접촉하도록 외부금형으로 내부금형을 커버하는 금속포일 안착단계와, 절단 금속포일의 중첩된 부위를 접합하여 비정질 금속관을 성형하고 냉각하는 금속관 성형단계와, 비정질 금속관의 외면에 카본시트를 권취하고, 카본시트를 접합하여 비정질 금속관에 카본층을 성형하는 카본층 성형단계와, 내부금형에서 비정질 금속관을 분리하는 샤프트 탈형단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 무게를 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있고, 타격 순간에 샤프트의 비틀림 현상을 예방하여 타격 포인트가 변경되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

골프채 샤프트 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF GOLF CLUB SHAFT}

본 발명은 골프채 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무게를 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있고, 타격 순간에 샤프트의 비틀림 현상을 예방하여 타격 포인트가 변경되는 현상을 방지할 수 있도록 하는 골프채 샤프트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 골프채(Golf Club)는 골프공을 타격하는 헤드부와, 골퍼가 손으로 잡고 스윙하는 그립부와, 헤드부와 그립부를 연결하는 샤프트를 포함한다. 이러한 골프채는 골프공을 타격하여, 골퍼가 목표하는 지점으로 골프공을 날려 보내기 위해 사용된다.

골프클럽용 샤프트는 크게 드라이브용과 아이언용으로 구분되며, 대부분 스틸이나 카본섬유를 소재로 만들어져 골퍼의 성향과 체력과 스윙 스피드에 따라 스틸 샤프트(Steel shaft)나 카본 그라파이트 샤프트(Carbon graphite shaft) 중에서 선택되어 사용된다.

스틸 샤프트(Steel shaft)는 공을 타격시 뒤틀림(Torque)이 적고 샤프트의 비틀림이 적어 골프공을 정확하게 타격할 수 있는 미트(Meet)율이 높고 따라서 골프공이 날아가는 방향성이 좋으나, 샤프트가 무겁고 탄성도가 낮아서 골퍼가 체력과 구력 그리고 스윙 스피드가 뒷받침이 되어야 골프공이 날아가는 비거리(Distance)를 증대시킬 수 있는 단점이 있을 수 있다.

반면, 카본그라파이트 샤프트(Graphite shaft)는 가볍고 탄성도가 우수하여 골프공을 타격하기 위한 스윙이 쉬우며 따라서 스윙 스피드를 빠르게 가져갈 수 있으나, 클럽을 스윙시 뒤틀림이 크고 드롭(Drop)현상이 발생하여, 골프공을 정확하게 골프 클럽 헤드의 타격점에 맞출 수 있는 미트율이 낮아 골프공을 헤드의 타격 포인트에 정확하게 타격하기 어려우며, 따라서 골프공이 날아가는 방향성이 낮게 되는 문제점이 생길 수 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

한편, 국내 등록특허공보 제10-0361546호(등록일:2002.11.06.)에는 "골프채 샤프트 제조방법"가 개시되고, 국내 등록특허공보 제10-0770738호(등록일:2007.10.22.)에는 "골프채 샤프트와 그 제조방법"이 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 비정질 금속관에 카본층을 형성하여 무게를 줄이면서 내구성을 향상시키고, 타격 순간에 샤프트의 비틀림 현상을 최소화하여 타격 포인트가 변경되는 현상을 방지할 수 있는 골프채 샤프트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 골프채용 샤프트 제조방법은, 비정질 금속포일을 절단하여 외부금형에 위치시킨 후, 상기 외부금형의 내부에 원형의 내부금형을 삽입하고, 상기 절단 금속포일의 양 끝단부가 접촉하도록 상기 외부금형으로 상기 내부금형을 커버하는 금속포일 안착단계와, 상기 절단 금속포일의 중첩된 부위를 접합하여 비정질 금속관을 성형하고 냉각하는 금속관 성형단계와, 상기 내부금형을 분리하여 상기 비정질 금속관의 외면에 카본시트를 권취하고, 상기 카본시트를 접합하여 상기 비정질 금속관에 카본층을 성형하는 카본층 성형단계와, 상기 내부금형에서 상기 비정질 금속관을 탈형하는 샤프트 탈형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카본층 성형단계에서는 상기 카본시트를 상기 비정질 금속관에 권취하여 진공백에 삽입하고, 오토클레이브에 투입한 후, 진공상태에서 125도 ~ 130도씨의 온도로 2 ~ 4 kg/cm2의 압력으로 1시간 동안 열압착하여 접합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속포일 안착단계는, 두께가 0.03 ~ 0.25mm인 상기 비정질 금속포일을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속포일 성형단계에서는, 상기 절단 금속포일을 레이저 용접하며, 상기 레이저 용접을 통해 상기 비정질 금속포일을 350 ~ 450℃의 온도로 가열하여 접합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카본층 성형단계에서는 상기 카본층의 두께가 상기 비정질 금속관의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카본층 성형단계에서는 상기 카본시트를 상기 내부금형의 중심선에 대하여 45도 각도를 이루도록 권취되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 골프채 샤프트 제조방법은 종래 발명과 달리 비정질 금속관에 카본층을 형성하여 무게를 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있으며, 타격 순간에 샤프트의 비틀림 현상을 최소화하여 타격 포인트가 변경되는 현상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 금속관에 카본층을 접합할 때 오토클레이브에서 진공상태로 압축하여 접합 성형하므로, 금속관과 카본층의 접합력을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본시트 권취과정을 보인 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본층 성형단계를 설명하기 위한 보식도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 골프채 샤프트 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본시트 권취과정을 보인 모식도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본층 성형단계를 설명하기 위한 보식도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법에 의해 제조되는 골프채 샤프트(10)는 비정질 금속관(11)과, 이 비정질 금속관(11)의 외면에 형성되는 카본층(13)으로 이루어진다.

또한, 본 실시예에 따른 골프채 샤프트 제조방법은, 비정질 금속포일(20)을 절단하여 금형(30)에 안착하는 단계(S10)와, 비정질 금속포일(20)을 이용하여 비정질 금속관(11)을 성형하는 금속관 성형단계(S20)와, 비정질 금속관(11)의 외면에 카본층(13)을 성형하는 카본층 성형단계(S30)와, 금형(30)에서 골프채 샤프트(10)를 분리하는 탈형단계(S40)를 포함한다.

금속은 상온에서 결정구조를 가진 미세결정의 집합체로 되어 있으나, 금속 또는 금속합금에 열을 가한 후 짧은 시간 동안 초고온으로부터 급냉하여 고체화시키면 응고된 금속은 원자가 규칙적으로 배열되지 못하고 무질서한 상태인 고체가 된다. 이러한 상태를 비정질 금속(Amorphous metal) 또는 비정질 금속 합금이라 한다.

이러한 비정질 금속은 결정질 금속에 비해 높은 내식성을 가지며, 또한 탄성 및 내강성 등이 우수한 물성을 갖게 된다.

이러한 비정질 금속은 강도가 강하여 큰 충격에도 쉽게 파손되지 않고, 습도나 온도차에 따른 변형이나 부식이 발생되지 않으면서, 경도가 높아 우수한 물리적 특성을 나타낸다.

금속포일 안착단계(S10)에서는 비정질 금속포일(20)을 절단하고(S11), 절단한 절단 금속포일(21)을 외부금형(31)의 내부에 안착하고(S13), 외부금형(31)에 원형의 내부금형(33)을 삽입한다(S15).

그리고 금속포일 안착단계(S10)에서는 내부금형(33)이 안착된 외부금형(31)을 회전시켜 내부금형(33)에 밀착시킨다. 그러면 외부금형(31)에 안착된 절단 금속포일(21)이 내부금형(33)의 외면에 접촉하게 된다. 이때, 절단 금속포일(21)의 양 끝단이 중첩된다.

또한, 금속포일 안착단계(S10)에서는 골프채 샤프트(10)의 종류와 직경에 따라 비정질 금속포일(20)의 두께를 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어 비정질 금속포일(20)의 두께가 0.03 ~ 0.25mm인 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 금속관 성형단계(S20)에서 사용되는 비정질 금속포일(20)은 지코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.

또한, 금속포일 안착단계(S10)에서는 외부금형(31)을 밀폐할 때 접합을 위한 접합공간(31a)을 확보한다. 즉, 외부금형(31)을 밀폐할 때 양 끝단을 이격시켜 접합공간(31a)을 확보하게 된다. 이때 접합공간(31a)은 0.2t의 간격을 가지며, 절단 금속포일(21)의 중첩부위가 접합공간(31a)에 위치한다.

금속포일 안착단계(S10)가 완료되면 금속관 성형단계(S20)를 진행한다.

금속관 성형단계(S20)는 금형(30)에 삽입된 절단 금속포일(21)의 중첩된 부위를 용접하여 접합하고, 급속냉각하여 비정질 금속관(11)을 성형한다.

예를 들어 금속관 성형단계(S20)에서는 금형(30)의 외부에서 레이저 용접기(40)를 이용하여 접합공간(31a)으로 레이저를 조사하여 중첩된 절단 금속포일(21)을 접합한다.

또한, 금속관 성형단계(S20)에서는 금형 내에 위치한 절단 금속포일(21)을 350 ~ 450℃의 온도로 가열하여 절단 금속포일(21)을 일체로 접합 성형한다.

또한, 금속관 성형단계(S20)에서는 절단 금속포일(21)의 접합이 완료되면 외부금형(31)과 내부금형(33)을 급냉시켜, 비정질 금속관(11)을 성형한다. 절단 금속포일(21)을 접합하는 과정에서 비정질 금속포일(20)의 특성이 변화되는데, 급냉을 통해 다시 비정질를 구조를 가지게 한다.

본 실시예에서는 외부금형(31)과 내부금형(33)을 분리하지 않고 급냉시키는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 외부금형(31)에서 내부금형(33)을 분리한 후, 내부금형(33)을 급냉시킬 수도 있다.

한편, 금속관 성형단계(S20)에서는 절단 금속포일(21)을 급냉할 때 별도의 냉각제를 금형에 주입하여 급냉시킬 수도 있다.

절단 금속포일(21)을 접합 및 급냉하여 비정질 금속관(11)이 성형되면 카본층 성형단계(S30)를 진행한다.

카본층 성형단계(S30)에서는 비정질 금속관(11)의 외면에 카본시트(13a)를 권취하여 카본층(13)을 성형한다. 이때, 카본층(13)의 두께를 비정질 금속관(11)의 두께보다 두껍게 형성한다.

예를 들어, 카본층 성형단계(S30)에서는 카본시트(13a)에 열경화성 에폭시 접착제를 도포하고, 이 카본시트(13a)를 비정질 금속관(11)의 외면에 특정두께로 권취하여 접착한다. 이때, 비정질 금속관(11)이 내부금형(33)에 결합된 상태에서 카본시트(13a)를 권취한다. 이는 카본층(13)을 성형하는 과정에서 비정질 금속관(11)이 변형되는 것을 방지하기 위함이다.

이때, 카본시트(13a)의 권취는 카본시트(13a)를 특정 길이로 절단한 후, 비정질 금속관(11)의 외면에 복수개 적층하여 감싸주거나, 또는 내부금형(33)을 회전시키면서 카본시트(13a)를 연속되게 권취한 후 특정두께로 권취가 완료되면 카본시트(13a)를 절단할 수도 있다.

그리고 카본층 성형단계(S30)에서는 카본시트(13a)가 열경화성 에폭시 접착제에 의해 더욱 견고하게 접합되어 비정질 금속관(11)과의 접합력이 향상되도록 오토클레이브(50)(Autoclave)에서 진공 열압착한다.

이때, 비정질 금속관(11)과 카본시트(13a)의 접합은 오토클레이브(50)의 내부에서 특정온도로 1시간 정도 진행한다.

구체적으로, 카본층 성형단계(S30)에서는 열경화성 에폭시 접착제에 의해 카본시트가 접합된 비정질 금속관(11)을 진공백(60)에 삽입하고, 오토클레이브(50)에 투입하여 진공상태로 비정질 금속관(11)과 카본시트(13a)를 열압착 접합한다.

또한, 카본층 성형단계(S30)에서는 카본시트(13a)가 권취된 비정질 금속관(11)을 내부금형(33)과 함께 진공백(60)에 삽입한 후, 공기흡입기를 이용하여 진공백(60) 내부의 공기를 완전하게 제거한다.

또한, 카본층 성형단계(S30)에서는 진공백(60)을 오토클레이브(50)에 투입하고, 오토클레이브(50)의 진공라인을 통해 진공백(60)과 진공펌프(70)를 연결한 후, 오토클레이브(50)의 내부를 진공상태로 유지하면서 열압착한다. 그러면 카본시트가 용융되면서 하나의 카본층(13)을 형성하게 된다.

더하여 카본층 성형단계(S30)에서는 진공펌프(70)를 이용하여 진공백(60)의 내부 공기를 지속적으로 제거한다. 그러면, 비정질 금속관(11)과 카본층(13) 사이의 미접합 부분이나 그 공기층이 완전하게 제거되면서 더욱 견고하고 안정되게 접합된다.

본 실시예에 따른 카본층 성형단계(S30)에서는 오토클레이브(50)의 온도를 125도 ~ 130도씨로 유지하면서 2 ~ 4 kg/cm2의 압력으로 1시간 동안 열압착한다.

카본층 성형단계(S30)를 통해 골프채 샤프트(10)의 성형이 완료되면 오토클레이브(50)에서 내부금형(33)을 꺼내고, 내부금형(33)에서 골프채 샤프트(10)를 분리한다(S40). 이때, 내부금형(33)에서 골프채 샤프트(10)를 회전시키면서 분리한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 골프채용 샤프트 제조방법은 비정질 금속관(11)에 카본층(13)을 형성하여 무게를 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있으며, 타격 순간에 샤프트의 비틀림 현상을 최소화하여 타격 포인트가 변경되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 골프채용 샤프트 제조방법은 비정질 금속관(11)에 카본층(13)을 접합할 때 오토클레이브(50)에서 진공상태로 압축하여 접합 성형하므로, 비정질 금속관(11)과 카본층(13)의 접합력을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 골프채 샤프트 11 : 비정질 금속관
13 : 카본층 20 : 비정질 금속포일
21 : 절단 금속포일 30 : 내부금형
31 : 외부금형 33 : 내부금형
40 : 레이저 용접기 50 : 오토클레이브
60 : 진공백 70 : 진공펌프

Claims (3)

1. 비정질 금속포일을 절단하여 외부금형에 위치시킨 후, 상기 외부금형의 내부에 원형의 내부금형을 삽입하고, 상기 절단 금속포일의 양 끝단부가 접촉하도록 상기 외부금형으로 상기 내부금형을 커버하는 금속포일 안착단계;
   상기 절단 금속포일의 중첩된 부위를 접합하여 비정질 금속관을 성형하고 냉각하는 금속관 성형단계;
   상기 외부금형에서 상기 내부금형을 분리한 후 상기 비정질 금속관의 외면에 카본시트를 권취하고, 상기 카본시트를 접합하여 상기 비정질 금속관에 카본층을 성형하는 카본층 성형단계; 및
   상기 내부금형에서 상기 비정질 금속관을 분리하는 샤프트 탈형단계;를 포함하며,
   상기 카본층 성형단계는 상기 카본시트를 상기 비정질 금속관에 권취하여 진공백에 삽입하고, 오토클레이브에 투입한 후, 진공상태에서 125도 ~ 130도씨의 온도로 2 ~ 4 kg/cm2의 압력으로 1시간 동안 열압착하여 접합하는 것을 특징으로 하는 골프채용 샤프트 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속포일 안착단계는, 상기 비정질 금속포일의 두께가 0.03 ~ 0.25mm이고,
   상기 금속관 성형단계에서는, 상기 절단 금속포일을 레이저 용접하며,
   상기 카본층 성형단계에서는 상기 카본층의 두께가 상기 비정질 금속관의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 골프채용 샤프트 제조방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 카본층 성형단계에서는 상기 카본시트를 상기 내부금형의 중심선에 대하여 45도 각도를 이루도록 권취되는 것을 특징으로 하는 골프채용 샤프트 제조방법.

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