专利名称：一体成型的健身运动环圈的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种一体成型的健身运动环圈，尤指一种适用于任何中空环圈结构，设置成为可一体成型并具有护垫功能的健身器材，以同时可确保该环圈结合强度及美观。
背景技术：
现代人忙碌，无暇从事运动，导致身体因工作压力及缺少运动而疾病丛生，故健身运动谓之风潮，而应用于运动健身器材繁多不胜枚举，为使在家利用短暂时间即可达运动健身目的，即有人作呼拉圈或如台湾专利第81209495号(公告第210018号)的运动建身器材如图1所示，该运动健身器材，以一弹性杆10及两施力座30结合而成，它利用一长条状玻璃纤维复合材质弹性杆弯曲成圈状，并使之穿过一施力座30，而结合于另一施力座30插孔并用螺栓结合，即可通过向施力座30施力，而由于弹性杆10提供一份适切的弹力，达到运动健身目的。
上述现有结构美中不足之处在于，其虽有健身效果但其生产成本较高；且该施力座设于弯曲圈状两端，其中一施力座设置在弯取杆体两端接合处，因此实际使用时有方向性限制；该施力座受限于固定关系，体积庞大并不具美观效果者；另外，其杆体结构设为平板片状并强制弯曲，而因该结构为复合材料制成，根据现有技术可知，复合材料受温度影响程度相当明显，温度愈高，其强度愈弱，当温度升高到Tg点(即玻璃纤维温度转换点)，该复合材料即丧失弹性，故当复合材以常态性设于弯曲受力状态时，且为复合材材料特性，遇高温环境即更易破裂。现有技术中，用玻璃纤维复合材平板片体弯成圈状并据以组合成形，该结构纵使设在静置状态，该成环状平板片体各部位即已同受一弯曲力(已形成一预应力状态)，此时处在高温环境下，如夏天货柜或密闭车厢内，将对生产后运送成品产生不良影响，有破裂的可能。
而又根据现有结构可知该结构为一平板状经设以强制弯曲成环圈状，该成品在静置状态已有一形变产生，当使用者在使用状态中，现有环圈动作即会如图2、图3所示，将该环圈透过两侧端点P及H端点握处的施力座施力向圆心挤压，会使异于P及H点另侧A、O两端点形变加大且更弯曲，而P、H点两侧圆弧反趋于平缓，变形量比静置时更小，故而环圈变形量过度集中于A、O两点，致使A、O两点处容易崩裂；反之，向外拉扯时，因预应力的存在，该环圈不易受力向外，纵使向外，因两端接设施力座并仅以螺栓锁固，不当使用时，易造成该接设处突然脱落，致使该环圈突然蹦出且因有预应力存在该片板体脱落向外弹开对使用者有明显的危险性；故该现有技术仅为一有限弹性效果且易发生结构上安全性问题；故有加以改进的必要。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是研制开发一种可一体成型的健身运动环圈，主要利用一预浸树脂纱束缠绕于成型模具外端，待其缠绕后并静置硬化或加温硬化以成环圈状，并使之脱模，即成一无预应力的中空环圈结构，或用另以一高弹性塑料材质一体射出方法以成型一中空环圈结构，上述成型中空环圈可一体成型握持座，并且可与发泡材设为一体发泡成型；另外还可施加罩体以利握持；本实用新型可以减除预应力，并且环圈受力形变平均，且用发泡材一体成形外加罩体以增进其美观效果，同时提高制程效率及使用安全性及整体美观性。
本实用新型的技术方案是这样的本实用新型以高弹性预设材质以成型为一体成型无接缝中空环圈结构，其中包括有以复合材料材料成型，透过一预浸玻纤维纱束设以缠绕模具外环端面并静置硬化后退出模具以直接一体成型圈状或为一体成型成一管状材后再加以水平切割成一环圈，或以一高弹性塑料一体射出成型中空环圈结构，且该高弹性塑料材料一体射出成型，并且可将该施力握持座同时一体成型。
本实用新型的加工成型至少包含如下步骤(1)、预先准备一复合材料基材预浸树脂以成一预置材料；(2)、将该预置材料缠绕于一预设大小成管状模具外端面；(3)、将该缠绕预置材料依实际厚度及大小缠绕完成并静置使之硬化或施以加热硬化后，并设使该硬化预置材料退出模具后以成预定管柱状基材；(4)、将该已成形管柱状基材予以水平加工切割，以成实际所需大小的环圈状物；(5)、将已成型环圈状物基材再设与发泡材一体加工成型结合成一外设包覆罩体的环圈或以外加包覆一可供握持包覆基材的罩体；如上所述的健身运动环圈成型方法，其第3及4步骤可设为成同一步骤，即该环圈成形因实际需要，将缠绕于预浸纱束及加工模具设为实际大小尺寸，并待静置硬化或加热硬化后再予以脱模后，该预浸树脂的复合材料基材设经一体成型为一预定厚度中空管柱材状后，再予以成型为一预设高度及完整无接缝中空环圈结构。
如上所述的健身运动环圈成型方法，其复合材料基材可设为纱束状或经编织而成带、布状等玻璃纤维或碳纤维材料或其复合制成的复合材料，且该预浸的树脂可依需要设为热固型或热塑型。
本实用新型的优点如下1、本实用新型具有较高的结合强度与美观性，其环圈状以无预力状态直接成型，该环圈环周结构为呈无接缝无需外加组件固定搭接；2、以复合材料或以高弹性塑料成型呈中空环圈结构，静置状态不受力即没有变形，而使用中受力形变较趋于平均，即因各环圈各点受力承载得以平均分散，不因时间而改变其应有的效能；3、本实用新型采用一体生产制作较有效率，本实用新型一体成型的结构较现有结构采用弯曲接合所制成的环圈，不仅结合强度佳，使用寿命长，且透过模具一体成型的模块化设计，可提高成型的效率与品质稳定性，同时在外加美观，整体构件精简；具有高安全性及使用便利性。
4、本环圈结构为无接点、无应力集中且受力可无方向限制，采用中空环圈一体成型，通过加压、加热成型方法可成无接缝，可配合高弹性塑料或复合材料制成或混合制成。
5、本实用新型为以复合材或以高弹性塑料材质加工一体成型为中空环圈状，无接缝，毋需用施力座固定成环圈状，本实用新型不会发生接点脱落板片体弹开伤人情事，无预力存在，受力变形较平均其使用安全性及操作性俱佳。
图1为现有技术台湾专利第210018号组合外观示意图；图2为现有技术受力点力量仿真示意图之一；图3为，现有技术受力点力量仿真示意图之二；图4为本实用新型的中空环圈与握持座组合的示意图；图5为本实用新型环圈结构组合外观示意图；图6为本实用新型环圈结构组合断面示意图；图7为本实用新型加工流程示意图；图8为本实用新型健身环圈加工方法实施步骤示意图；图9为本实用新型健身环圈加工方法实施部件示意图；图10为本实用新型进行切割形成环圈的示意图；图11为本实用新型单一环圈成品及其右视图；图12为本实用新型单一环圈加罩体的剖面示意图；图13为本实用新型环圈受力点(静止状态)模拟示意图；图14为本实用新型环圈受力点(施力状态)模拟示意图；图15为现有技术第210018号环圈端点受力时力量分布模拟示意图之一；图16为现有技术台湾专利第210018号环圈端点受力时力量分布模拟示意图；图17为本实用新型环圈结构受力状况力量分布模拟示意图之一；图18为本实用新型环圈结构受力状况力量分布模拟示意图之二。
具体实施方式
图4所示，为本实用新型一体成型的健身运动环圈结构及其与外覆罩体组合图，其呈中空环圈10状，其主要特征在于其以预设具高弹性基材成型为一预定厚度及高度且呈中空贯穿呈无接缝状的中空环圈10结构；该预设呈高弹性基材的中空环圈10成型材质及成型方法至少包含有高弹性塑料及复合材料两种；该呈中空环圈10结构其预材亦可设为一高弹性塑料材质制成，而其成型中空环圈10可依实际需要预设该环圈大小、环径及厚度及高度，并经射出加工予以一体成型为一呈中空贯穿无接缝的环圈结构，该高弹性塑料可加入复合材料如碳纤维或玻璃纤维或其它复合材料为补强材以提高环圈结构强度及韧性；一体射出中空环圈10结构还可设置有供使用者握持的握持座15并与该中空环圈10同时设为一体射出成型，且该环圈外环端面可加套或一体成形为具有一弹塑性罩体20，可供使用者舒适握持。
如图4所示为本实用新型中空环圈10结构一体加工成型后包覆一外加罩体20的结构外观示意图，图6为图5中空环圈10一体加工与罩体20组合后局部剖面示意图，以复合材料成型的环圈是以一热固型或热塑型树脂6与一复合材料(通常设为玻璃纤维复合材料)的纱束5浸渍并绕设成一预定环圈10形状成型为一体，或经其一体成型为中空贯穿管材状后再成一预设厚度及高度的无接缝的中空环圈；图6成形方式如图7所示流程。
图8-11为本实用新型中空运动环圈套复合材料加工成形方法，该加工方法至少包含如下步骤；1.预先准备一复合材料(通常设为玻璃纤维)纱束5先预浸树脂6以成一预置物材；
2.将该预置材料缠绕于一预设大小成管圈状模具7外端径面(见图8)；3.将该缠绕预置材料依实际厚度及大小缠绕完成并静置使之硬化或施以加热硬化后，并使该硬化预置材料退出模具7后以成预定管状材(见图9-10)；4.将该已成形管状预形物予以水平加工切割，以成实际所需大小的环圈10状基材(见图11)；5.将各该已成型环圈状基材设与橡胶发泡材一体加工成型结合成一外设包覆罩体20的环圈或以外加包覆一可供握持包覆罩体20(见图12)；如图8-10所示，本实用新型供预浸纱材绕设据以成形的模具7，其可设为依环圈状宽度制成，并设为两可拆式呈对应状环形柱体状结构，其中该母模具71设为一呈中空柱状体，其一边端设具接端沿711，而其另端是一空心状延伸柱体712状，且柱体外环圆径并略小于接端沿711，且令该柱体中空处可供另一同具接端沿721及其沿设较小径延伸柱体722的公模72呈一穿入组立，该组立后模具7其柱体外径恰呈一凹陷状，据此可供预浸纱束缠绕，故该结合模具为一可拆式，利于该硬化物圈状物硬化取下；另该模具可依实际所需环圈10大小可设为单一长宽高；或设以较大高度，再设以成形本实用新型物中空圈状基材后，再施予以加工水平切割加工成本实用新型结构。
表1 表2
图13、图14为本实用新型组合结构简易受力点，表2为受力状况分布示意图表，本实用新型为一体成型无接缝结构，其施力为F，该圈状受力点假设为A’...O’，其静置时为无形变状态，而其受力后其A，及O，两点间最大变形量小于现有技术，且各点受力状况为一缓和曲线，即为一受力较平均分配如图9所示；图2、3所示为台湾专利公告第210018号现有技术结构片板状所围成圈体结构受力点，表1为受力状况模拟示意图表，图2为片体圈状各受力点，假设为A-O，当其施以F力向内挤压时，如图3所示，以A及O点两点间形变受力为最高，而另如其它各点受力为一呈非缓和状趋近直线下降状态至两侧握持点为最低，如表1所示；图15至图16所示，分别为上述现有技术台湾公告第210018号与本实用新型结构受力状况仿真示意图，图15、图16所示，假设该常用以板片状搭接成一圈状物结构，其接设为圈状物静置时，该圈体各点已存在一预应力(张力)F并存在于图示A、B点，而再以F，力以向内施力挤压时，该A、B点两点受力大小即为F+F’；图17-18所示是本实用新型一体成型结构，于静置时该一体成型环圈结构各点皆没有预应力存在或为最低状况(为一平缓状态)，而当施以向内挤压F’力时，A、B点只承受F’施力；且该环圈高度或设以为水平绕设成型并采水平切割，且其采碳纤维或玻璃纤维的复合材或以高弹性塑料成型，其抗张强度亦可相对有效增加，由本实用新型及现有结构受力分布曲线图比较可知，可知本实用新型于静置状态为无任何预应力，及受力后该一体成型无接缝中空环圈结构可使外加力量可成一平均状分配或各受力点形变平均。
包覆本实用新型中空环圈10结构的外加罩体20，可设为成不同形状如波浪状并可依各所需要机能造形及设置位置施以一体加工或外加成型，该罩体可设为透明状，其环圈表面或罩体外表并可设印刷各种不同图案或文字或施以色彩变化。包覆环圈的罩体20可用PU发泡材质或其它呈软塑弹性或橡胶塑料制成。
综上所述，本实用新型为一体成型所构成环圈功能，同时可确保该圈状结构结合强度及安全性，使整体确具产业实用性及成本效益。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种一体成型的健身运动环圈，呈环圈可压缩状，其主要特征在于其是以弹性材制成一预定厚度及高度且呈中空形状基材，并令该基材一体成型为一呈无接缝中空贯穿环圈结构。
2.根据权利要求1所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的中空贯穿无接缝环圈是以一弹性塑料预材一体加工成型。
3.根据权利要求1所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的中空贯穿无接缝环圈是以复合材料或以一弹性塑料预材加上碳纤维或玻璃纤维作为补强材并以一体加工成型。
4.根据权利要求3所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的复合材料优选为碳纤维或玻璃纤维或其混制。
5.根据权利要求1所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的中空环圈端面上还可设置有握持座，并且可与该中空环圈一体射出成型。
6.根据权利要求1所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的中空环圈外环与一可发泡成型材质设为一体成型以成为环绕该环圈周围的罩体或直接外加一具塑弹性材质。
7.根据权利要求6所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的可发泡成型材质为橡胶或塑料或具塑弹性材质。
8.根据权利要求1所述的一体成型的健身运动环圈，其特征在于，所述的中空环圈还可设置包覆环圈周围的罩体，并且可设成波浪状，所述罩体可一体加工或以外加设置成型并可设为呈透明状。
专利摘要本实用新型公开了一种一体成型的健身运动环圈，特别是指一种以复合材料高弹性塑料制成的一中空环圈结构，其主要利用高弹性预材予以成型为一体成型无接缝呈中空贯穿环圈结构，且该成型预材至少包括以复合材料或另以高弹性塑料设以一体加工成型或射出成型为一中空环圈结构，该环圈周围任一点受力趋于一致平均，本实用新型可以减除预应力，并且环圈受力形变平均，且用发泡材一体成形外加罩体以增进其美观效果，同时提高制程效率及使用安全性及整体美观性。
文档编号A63B19/00GK2691651SQ0326307
公开日2005年4月13日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年6月15日
发明者梁孔泰 申请人:梁孔泰