KR101410457B1 - 스포츠 라켓 프레임의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 있어서, 상, 하부로 분리된 금형의 사이에 금속소재의 튜브를 안치시키는 로딩단계와, 상, 하부 금형을 결합시킨 후, 한 쌍의 펀치를 이용하여 상,하부 금형의 사이를 밀폐시키는 금형 밀폐단계와, 상기 펀치에 형성된 관통홀을 통해 금속소재의 튜브의 내측으로 압력매체를 주입시키는 압력매체 주입단계와, 상기 한 쌍의 펀치 중 일측 펀치에 형성된 관통홀을 밀폐시키고, 나머지 펀치에 형성된 관통홀을 통해 지속적으로 압력매체를 주입하여 가압시킴으로써 금속소재의 튜브를 라켓 프레임의 형상으로 성형하는 하이드로 포밍단계 및 성형 완료 후 상,하부 금형으로부터 성형된 라켓 프레임을 분리시키는 탈형단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

스포츠 라켓 프레임의 제조방법 {Manufacturing method for the frame of the rackets for sports}

본 발명은 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 라켓(racket)은 줄이 그물 형태로 단단히 고정된 원형의 테에 손잡이가 달린 스포츠 장비의 한 종류로, 테니스, 스쿼시, 라켓볼, 배드민턴 등의 스포츠에서 공 또는 셔틀콕 따위를 치는 도구로 사용된다.

초창기에는 라켓의 프레임이 합판재를 이용하여 만들어졌으나, 합판재 재질은 줄의 당기는 힘을 견뎌내는데 한계가 있었으므로, 라켓의 크기가 일정 수준 이상 커질 수가 없었다.

따라서, 라켓 프레임의 강도를 향상시키기 위해 목재에 다른 소재를 첨가하기 시작했는데, 처음에는 철이 사용되었고, 그 후 알루미늄, 탄소 섬유 합성 소재 등이 사용되었다.

최근에는 라켓 프레임이 탄소 섬유, 섬유 유리, 티타늄 합금 또는 세라믹 등의 소재의 복합물을 사용하여 제조되는데, 주로 인서트 사출에 의해 제조되어 소재 회수율이 떨어지게 되고, 무게가 많이 나가며 소재의 가격이 고가이므로 제조비용이 많이 소요되는 등의 문제점이 있다.

이러한 라켓을 제조하기 위한 방법으로 일본 공개특허공보 특개2001-145711호에는 라켓 및 라켓의 제조방법이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 특징은 도 1에 나타낸 바와 같이, 페이스부(14), 샤프트부(16), 그립부(18)를 포함한 라켓 프레임체(12)를 가지는 라켓의 제조방법에 있어서, 라켓 프레임체(12)의 페이스부(14), 샤프트부(16) 및 그립부(18)를 중공 형상이 되도록 섬유 강화 수지로 형성하는 공정과, 상기 라켓 프레임체(12)의 페이스부(14)의 속이 빈 부분안으로 발포 충전재료(13)가 채워지도록 하고, 라켓 프레임체(12)의 그립부(18)의 속이 빈 부분안으로는 발포 충전재료(13)가 채워지지 않도록 하여, 라켓 프레임체(12)의 그립부(18)의 그립 엔드(18a)의 개구부로 발포 충전재료(13)를 충전하는 공정 및 발포 충전재료(13)를 발포시키는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

하지만, 상기와 같은 라켓의 제조방법은 라켓 프레임체(12)를 먼저 형성한 후 그 내부로 발포 충전재료를 채워 넣어 발포시키는 것이므로 라켓 프레임의 제조에 소요되는 시간이 오래 걸리고, 라켓의 무게가 전체적으로 무거워질 뿐만 아니라 제조비용도 많이 소비되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 하이드로 포밍을 위한 압력매체로 고온의 비압축성 압력유체를 사용함으로써 마그네슘 또는 마그네슘 합금 재질을 하이드로 포밍할 수 있도록 하여 가벼우면서도 강도가 우수한 스포츠 라켓을 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 있어서, 상, 하부로 분리된 금형의 사이에 금속소재의 튜브를 안치시키는 로딩단계와, 상, 하부 금형을 결합시킨 후, 한 쌍의 펀치를 이용하여 상,하부 금형의 사이를 밀폐시키는 금형 밀폐단계와, 상기 펀치에 형성된 관통홀을 통해 금속소재의 튜브의 내측으로 압력매체를 주입시키는 압력매체 주입단계와, 상기 한 쌍의 펀치 중 일측 펀치에 형성된 관통홀을 밀폐시키고, 나머지 펀치에 형성된 관통홀을 통해 지속적으로 압력매체를 주입하여 가압시킴으로써 금속소재의 튜브를 라켓 프레임의 형상으로 성형하는 하이드로 포밍단계 및 성형 완료 후 상,하부 금형으로부터 성형된 라켓 프레임을 분리시키는 탈형단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탈형단계 이후에 분리된 라켓 프레임을 마무리 가공하는 마무리 가공단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마무리 가공 단계는 분리된 라켓 프레임을 트리밍(trimming)하는 트리밍 가공단계와, 줄을 걸기 위한 홀을 가공하는 홀 가공단계 및 홀 가공이 완료된 라켓 프레임을 세척하는 세척단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 금속소재는 마그네슘 합금인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력매체는 그 온도가 150 ~ 600℃인 비압축성 압력유체인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스포츠 라켓은 배드민턴 라켓, 테니스 라켓, 스쿼시 라켓 및 라켓볼 라켓 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 소재 회수율이 뛰어나고 스포츠 라켓의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 대폭 저감시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 하이드로 포밍을 위한 압력매체로 고온의 비압축성 압력유체를 사용함으로써 마그네슘 또는 마그네슘 합금 재질을 하이드로 포밍할 수 있도록 하여 가벼우면서도 강도가 우수한 스포츠 라켓을 제조할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 종래의 라켓 제조방법을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 사용되는 하이드로 포밍 기술은 액압성형이라고도 불리우며, 중공 형상의 강관(tube) 내부에 압력매체를 주입한 후 높은 압력을 가하여 금형의 형상과 같이 성형하는 고압의 압력매체를 이용한 냉간 성형가공 기술을 의미한다.

보다 상세히 설명하면, 주로 금속 소재로 이루어지는 강관을 금형의 공동부에 장착하고 강관의 내부에 물이나 기름과 같은 비압축성 압력 매체를 채운 후, 적당한 기구를 이용하여 밀폐시킨 다음 압력 매체에 성형 압력을 가하여 강관을 원하는 형상으로 성형하는 것이 일반적인 하이드로 포밍 방법이다.

이러한, 하이드로 포밍 기술을 통해 만들어진 제품은 무게에 비해 높은 구조 강성을 가지고, 복잡한 형상을 이루는 제품도 금형을 통해 용이하게 생산할 수 있으며, 소재 회수율이 높은 장점을 가지므로 최근들어 자동차, 자전거 및 전자제품 등에 하이드로 포밍 기술이 사용되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 하이드로 포밍 기술을 이용하여 배드민턴 라켓, 테니스 라켓, 스쿼시 라켓 및 라켓볼 라켓과 같은 스포츠 라켓의 프레임을 제조할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있는 것으로, 그 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 로딩 단계(S10), 금형 밀폐단계(S20), 압력매체 주입단계(S30), 하이드로 포밍단계(S40) 및 탈형단계(S50)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 로딩 단계(S10)는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하이드로 포밍을 위한 상부 금형(20)과 하부 금형(30)의 사이에 스포츠 라켓 프레임의 소재가 될 금속소재로 이루어지는 중공 형상의 튜브(40)를 안치시키는 단계에 관한 것이다.

즉, 상면에 스포츠 라켓 프레임 형상의 홈이 형성된 하부 금형(30)에 금속소재로 이루어지는 중공 형상의 튜브(40)를 안치시킴으로써, 후술할 하이드로 포밍을 실시하기 위한 준비를 하는 것이다.

이때, 상기 금속소재로는 스테인레스 합금, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등이 사용될 수도 있으나, 비교적 가격이 저렴하고, 가벼우면서도 우수한 강성을 갖는 마그네슘 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 스포츠 라켓은 그 사용목적 상 가벼우면서도 우수한 강성을 갖도록 제조하는 것이 무엇보다도 중요하므로, 그 밀도가 알루미늄 합금의 2/3, 티타늄 합금의 1/3, 철의 1/4에 해당하는 마그네슘 합금을 소재로 사용함으로써 스포츠 라켓 프레임의 무게를 최소화시킬 수 있도록 구성된 것에 특징이 있는 것이다.

다음, 상기 금형 밀폐단계(S20)는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상, 하부 금형(20,30)을 결합시킨 후, 한 쌍의 펀치(60)를 이용하여 상,하부 금형의 사이를 밀폐시키는 단계에 관한 것이다.

즉, 상기 금형 밀폐단계(S20)는 하부 금형(30)과 마찬가지로, 하면에 스포츠 라켓 프레임 형상의 홈이 형성된 상부 금형(20)을 하부 금형(30) 상에 결합시킨 후, 펀치(punch)(60)와 같은 기구를 이용하여 튜브(40)에 의해 상부 금형(20)과 하부 금형(30)의 사이에 발생되는 틈을 밀폐시키는 단계에 관한 것으로, 이때, 상기 펀치(60)는 상부 금형(20)과 하부 금형(30)의 사이를 밀폐시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 후술할 압력매체 주입단계(S30) 및 하이드로 포밍단계(S40)에서 튜브(40)의 내측에 비압축성 압력유체(50)를 주입할 수 있도록 하는 역할도 하게 된다.

다음, 상기 압력매체 주입단계(S30)는 상,하부 금형(20,30)의 사이에 안치된 튜브(40)의 내측으로 압력매체(50)를 주입하는 단계에 관한 것으로, 이때 상기 압력매체(50)로는 물이나 기름과 같은 비압축성 압력유체(50)를 사용하여 후술할 하이드로 포밍단계(S40)에서 가해지는 압력에 의해 튜브(40)를 확관시킬 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 압력매체 주입단계(S30)는 펀치(60)를 이용하여 상,하부 금형(20,30)을 밀폐시킨 상태에서 펀치(60)에 형성된 관통홀(62)을 통해 튜브(40)의 내측으로 압력매체(50)를 주입하는 것이다.

이때, 상기 금속소재로 마그네슘 합금을 사용하는 경우에는, 압력매체 주입단계(S30)에서 그 온도가 150 ~ 600℃인 고온의 비압축성 압력유체를 주입하게 되는데, 그 이유는 마그네슘 합금의 경우 고온에서만 성형이 이루어지기 때문이다.

즉, 종래와 같이 상온의 비압축성 압력유체(50)를 튜브(40)의 내부로 주입하여 가압하는 경우에는 마그네슘 합금의 특성상 성형이 제대로 이루어지지 않기 때문에 고온의 비압축성 압력유체(50)를 마그네슘 합금으로 이루어진 튜브(40)의 내측으로 주입하여 마그네슘 합금이 어느 정도 고온으로 전도된 상태, 즉 마그네슘 합금의 연신율이 증가된 상태에서 가압에 의한 성형이 이루어지도록 하는 것이다.

이때, 비압축성 압력유체(50)의 온도가 150℃ 미만인 경우에는 마그네슘 합금의 전도 효과가 잘 나타나지 않아 마그네슘 합금의 성형이 제대로 이루어지지 않게 되고, 비압축성 압력유체(50)의 온도가 600℃를 초과하는 경우에는 일반적인 마그네슘 합금의 용융점(약 650℃)을 초과하게 될 우려가 있으므로, 비압축성 압력유체의 온도를 150 ~ 600℃로 한정하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 하이드로 포밍단계(S40)는 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 관통홀(62)이 형성된 한 쌍의 펀치(60) 중 일측 펀치(60)에 형성된 관통홀(62)을 밀폐시키고, 나머지 펀치(60)에 형성된 관통홀(62)을 통해 지속적으로 압력매체를 주입하여 가압시킴으로써 금속소재의 튜브를 라켓 프레임의 형상으로 성형하는 단계에 관한 것이다.

즉, 상기 압력매체 주입단계(S30)에서 튜브(40)의 내측으로 압력매체(50)를 주입시킨 상태에서, 플러그 등의 수단을 이용하여 일측 펀치(60)에 형성된 관통홀(62)을 막아 밀폐시킨 후, 타측 펀치(60)에 형성된 관통흘(62)을 통해 지속적으로 압력매체(50)를 주입하여 주입되는 압력매체(50)의 압력에 의해 금속소재의 튜브(40)를 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)에 형성된 라켓 프레임의 형상으로 성형할 수 있게 되는 것이다.

다음, 상기 탈형단계(S50)는 하이드로 포밍단계(S40)에서의 성형 완료 후, 하부 금형(30)으로부터 상부 금형(20)을 분리시켜 성형 완료된 스포츠 라켓 프레임을 탈형하는 단계에 관한 것으로, 이와 같은 과정을 통해 하이드로 포밍 기법을 이용하여 배드민턴 라켓, 테니스 라켓, 스쿼시 라켓 및 라켓볼 라켓과 같은 스포츠 라켓의 프레임을 제조할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조방법은 상기 탈형단계(S50) 이후에 성형된 스포츠 라켓 프레임을 마무리 가공하는 마무리 가공단계(S60)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 마무리 가공단계(S60)는 트리밍(trimming) 가공단계(S62)와 홀 가공단계(S64) 및 세척단계(S66)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 트리밍 가공단계(S62)는 성형된 스포츠 라켓 프레임의 외형을 다듬어 불필요하게 생성된 부분을 잘라내는 단계에 관한 것이고, 상기 홀 가공단계(S64)는 스포츠 라켓 프레임에 줄을 결합시킬 수 있도록 하기 위한 홀을 형성시키는 단계에 관한 것이며, 상기 세척단계(S66)는 모든 가공이 완료된 후 스포츠 라켓 프레임을 세척하여 표면에 형성된 이물질을 제거하는 단계에 관한 것이다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 의하면, 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있고, 소재 회수율이 뛰어나며 스포츠 라켓의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 대폭 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 하이드로 포밍을 위한 압력매체(50)로 고온의 비압축성 압력유체(50)를 사용함으로써 마그네슘 또는 마그네슘 합금 재질을 하이드로 포밍할 수 있도록 하여 가벼우면서도 강도가 우수한 스포츠 라켓을 제조할 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 발명은 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이드로 포밍(Hydro-forming) 기법을 이용하여 스포츠 라켓을 제조함으로써 단순한 과정에 의해 높은 구조 강성을 갖는 스포츠 라켓을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 관한 것이다.

20 : 상부 금형 30 : 하부 금형
40 : 튜브 50 : 압력매체(비압축성 압력유체)
60 : 펀치 62 : 관통홀
S10 : 로딩단계 S20 : 금형밀폐단계
S30 : 압력매체 주입단계 S40 : 하이드로 포밍단계
S50 : 탈형단계 S60 : 마무리 가공단계
S62 : 트리밍 가공단계 S64 : 홀 가공단계
S66 : 세척단계

Claims (6)

1. 스포츠 라켓 프레임의 제조방법에 있어서,
   상, 하부로 분리된 금형의 사이에 금속소재의 튜브를 안치시키는 로딩단계와,
   상, 하부 금형을 결합시킨 후, 한 쌍의 펀치를 이용하여 상,하부 금형의 사이를 밀폐시키는 금형 밀폐단계와,
   상기 펀치에 형성된 관통홀을 통해 금속소재의 튜브의 내측으로 압력매체를 주입시키는 압력매체 주입단계와,
   상기 한 쌍의 펀치 중 일측 펀치에 형성된 관통홀을 밀폐시키고, 나머지 펀치에 형성된 관통홀을 통해 지속적으로 압력매체를 주입하여 가압시킴으로써 금속소재의 튜브를 라켓 프레임의 형상으로 성형하는 하이드로 포밍단계 및
   성형 완료 후 상,하부 금형으로부터 성형된 라켓 프레임을 분리시키는 탈형단계와,
   상기 탈형단계 이후에 분리된 라켓 프레임을 마무리 가공하는 마무리 가공단계를 포함하여 구성되며,
   상기 마무리 가공 단계는 분리된 라켓 프레임을 트리밍(trimming)하는 트리밍 가공단계와, 줄을 걸기 위한 홀을 가공하는 홀 가공단계 및 홀 가공이 완료된 라켓 프레임을 세척하는 세척단계를 포함하고,
   상기 금속소재는 마그네슘 합금으로 이루어지고,
   상기 압력매체는 그 온도가 150 ~ 600℃인 비압축성 압력유체인 것을 특징으로 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법.
   
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4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 스포츠 라켓은 배드민턴 라켓, 테니스 라켓, 스쿼시 라켓 및 라켓볼 라켓 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스포츠 라켓 프레임의 제조방법.

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