CN101003162A - 用于高尔夫球的模具 - Google Patents

Abstract

一种具有非平面分隔表面的高尔夫球的模具，该分隔表面由例如CAD或者CAE的计算机化建模系统与CNC机床结合形成。该模具包括半球形的上部和下部模具半，这些模具半沿不同于相应球形空腔赤道线位置的非平面分隔线可移动地匹配。每个模具半都具有以在高尔夫球外壳上制成凹痕图案的内部空腔零件，其中至少一个凹痕处于与球的赤道相交叉的位置，并且分隔线围绕交错配合的凹痕和在交错配合的凹痕之间经过而不与它们相交，从而制成“无缝”高尔夫球。上部模具半的非平面表面包括至少三个浇道以排放空气和多余的材料；以及至少三个假浇道以在外壳上放置键，以便当高尔夫球在抛光机中旋转时用于对准高尔夫球。

Description

用于高尔夫球的模具

技术领域

本发明通常涉及一种用于制造“无缝”高尔夫球的具有非平面分隔表面的改善的高尔夫球模具，并且具体涉及使用计算机化建模(modeling)系统确定非平面表面的方法。

背景技术

通常的高尔夫球制造技术根据球的类型包括多个不同步骤，例如根据一个、两个、三个或者多于三个部分的球。根据传统方法，制造固体或者复合的弹性体核心，并且围绕该核心形成外部带有凹痕的外壳。

成型核心上的外壳或者核心和内层的两种标准方法是压模和注模。压模操作通过使用一对半球形的模具来实现，每个半球形的模具在其空腔内都具有制造的或者另外提供的突起阵列，并且这些突起在外壳成型操作过程中在该高尔夫球的外周上形成凹痕图案。一对半球形的外壳坯以直径相对的位置放置在高尔夫球体上，并且将其上具有外壳坯的该球体放置到半球形模具中，以及然后经受压模操作。在压模操作中结合使用加热和加压使得外壳坯熔接到高尔夫球体上并彼此熔接，从而形成封装了高尔夫球体的整体单个外壳结构。此外，这些外壳坯同时成型为与半球形模具内部结构一致，这使得在高尔夫球外壳的外周上形成凹痕图案。在模具空腔内制造凹痕突起时，这些突起典型地位于获得的模具空腔的理论分隔线以下。该分隔线典型地在凹痕形成工序之后制造。为了便于制造，将该空腔上的分隔线制造成平直的并且垂直于凹痕表面，从而提供防止流动的外壳材料从模具中泄漏的正向封堵。定位该凹痕和使分隔线平直导致在球上获得本质上没有凹痕的正圆路径。这通常称为赤道、分隔线、或者球的接缝。多年以来已经对凹痕图案进行开发以补偿装饰和/或由于接缝的出现而引发的飞行性能问题。

在所有成型操作中，当紧接成型操作之后将高尔夫球从半球形模具中移除时，其上将具有成型毛边，并且还可能有其它突起表面瑕疵。成型毛边将位于外壳坯熔接的环形接头和半球形模具的分隔线处。该成型毛边由此位于高尔夫球的“赤道”上。

需要将成型毛边和可能的其它自表面突起的瑕疵移除，并且这通常通过下列之一或者其组合来实现，即：切削刀片、研磨带、或者磨石等等。这些类型的工序趋向于使接缝更加明显。可选择地已经开发出修整工序来使效果最小化。这些工序包括用介质抛光、硬刷、低温去除毛边等等。无论修整工序是什么，结果都是平直的分隔线处于基本上没有凹痕覆盖的区域中。

当通过研磨去除毛边时，理想的是成型操作以成型毛边单独地位于高尔夫球的表面上并且不延伸到任何凹痕中的方式实现。换句话说，研磨操作对于进到高尔夫球的凹痕中以去除成型毛边又不破坏该高尔夫球的外壳存在困难。因此，现有技术的半球形模具主要是预制的，从而其中形成的成形凹痕的突起设置在环形缘或者其空腔口后面。结果是成型的高尔夫球的赤道没有凹痕且成型毛边单独位于高尔夫球赤道处所提供的光滑表面上。

众所周知，高尔夫球的凹痕图案是关系到该球飞行特性范围内的关键因素。这些凹痕影响高尔夫球的上升、牵引和飞行稳定性。当适当地击打高尔夫球时，其将围绕水平轴旋转，并且凹痕之间的相互作用和随即来临的气流将产生所需要的上升、牵引和飞行稳定性特性。

为了使高尔夫球实现最佳的飞行连贯性，其凹痕必须以多个对称轴布置。否则，其可能根据方位不同而不同地飞行。大多数现有技术的高尔夫球包括一条单一的没有凹痕的赤道分隔线，其本质上将对称轴的数量限制到一条。为了实现良好的飞行连贯性，经常需要通过调整某些凹痕的位置和/或维度和/或形状来补偿这种限制。可选择地，可以通过结合额外的无凹痕“伪”分隔线来产生额外的对称轴。然而，这种实施增加了球上没有凹痕的表面量，这可能造成球飞行的距离减小。

为了最大化性能和连贯性，优选地是使用不需要调整或者增加伪分隔线的凹痕排布。因此，如果需要消除该赤道分隔线，最好是通过包括与赤道相交的凹痕来实现。一些美国专利设法在球的赤道上设置凹痕，这些专利包括授予Ogg等的6,632,078，授予Kasashima等的6,200,232、6,123,534和5,688,193，授予Inoue等的5,840,351，以及授予Solheim的4,653,758。这些专利介绍了“阶梯形”和/或“锯齿形”的分隔线。尽管这可能潜在地改善对对称性的顺应性，由于这些分隔线包括不允许来自赤道相对侧的凹痕交错配合的直线段，它们不能充分改善凹痕的范围。由于阶梯形路径阻碍大量凹痕的交错配合，其通常使得比直的路径失去更多的凹痕范围。授予Ogg的美国专利6,936,208教导了由相邻的凹键和凸键重叠生成的部分的或者连续的键的组成，以减少围绕该球的接缝的维度。

因此，需求一种制造新的且改善的高尔夫球的模具，其应当具有在毛边去除过程中能最小化凹痕损害的分隔线结构，提高对称性能，增加凹痕的范围，最小化赤道的视觉影响，并且制造减少的毛边量以及减少去除这些毛边所需付出的努力。

发明内容

本发明提供一种用于在高尔夫球上形成可浇铸外壳的模具(例如：聚氨酯)。该模具包括半球形的模具杯，这些模具杯可以沿非平面分隔线移动地配合上部模具杯和下部模具杯。这两个杯都具有内部空腔零件，并且当组装时生成通常的球形空腔，并且还提供高尔夫球上的凹痕图案。该上部和下部模具杯具有非平面匹配表面，其中每个表面包括多个由计算机化建模系统生成的峰和谷。当组装时，该分隔线符合凹痕轮廓线图案并且使得一个模具杯的凹痕轮廓线图案与匹配模具杯的凹痕轮廓线图案交错配合，从而形成基本上无缝外观的高尔夫球。上部模具的非平面表面包括至少三个真浇道(sprue)和三个假浇道，并且更优选地是五个真浇道和五个假浇道。另一个实施方式可能包括在非平面表面上具有这些浇道的下部模具。假浇道具有凹槽，其中将键(tab)增加到外壳上以用于当高尔夫球在抛光机中旋转时对准该高尔夫球。这些键基本上由切削工序去除。

本发明以占据少于15％的非平面表面来提供这些基本上被去除和废弃的键。这将基本上减少必须被废弃的材料浪费的量。

本发明提供一种用于成型非平面高尔夫球分隔表面的方法，包括步骤：首先，生成表示高尔夫球的3维计算机模型，并然后在定位的平面上构建以2维曲线表示的分隔线轮廓。其次，将分隔线轮廓投影到高尔夫球模型的3维表面上，其产生包括分隔线的放射状表面，该分隔线形成高尔夫球模具的模型分隔表面。最后，通过使用CNC机床在高尔夫球模具上制造该非平面分隔表面。

本发明通过使用例如或者CAD(计算机辅助设计)或者CAE(计算机辅助工程)的计算机化建模系统制造非平面分隔线轮廓。

本发明的另一个目的是提供由弧形线段构成的分隔线轮廓，这些弧形线段彼此连续并且编成围绕凹痕和在凹痕之间而不与凹痕相交的路径。

附图说明

图1是包括两个模具半的模具的放大图解展开图，在上部模具半上示出孔口；

图2A是为聚氨酯覆盖的球设计的模具的上部模具半的平面视图；

图2B是图2A上A的放大视图；

图2C是图2A上B的放大视图；

图3A是为Surlyn覆盖的球设计的描述孔口的上部模具的视图；

图3B是图3A上A的放大视图；

图4是示出非平面分隔线的整个模具的视图；

图5是根据本发明的限定分隔表面的方法的高尔夫球分段模型；

图6是表示分隔线轮廓构造平面的高尔夫球分段；

图7是正交于图6构造平面的视图；

图8表示以与相邻凹痕同心地约束的弧形线段；

图9表示将2维分隔线轮廓投影到球的表面上以生成3维分隔线路径；

图10表示将图9中的分隔线路径用作产生放射状几何部件的轮廓以限定高尔夫球模具的分隔表面；

图11表示出图10中的放射状部件如何用于形成模具空腔模型的分隔表面的分解图。

具体实施方式

参考图1到4，其中示出本发明的改善的模具，该模具以附图标记30指示，模具30具有用于形成高尔夫球外壳的球形空腔31，其中模具30包括半球形的模具半，即上部模具半32和下部模具半33，这两模具半分别具有内部凹痕空腔零件34a和34b，对于设计以形成可浇铸在核心上的外壳模具，上部模具半的零件34a在图2A、2B和2C中示出，对于设计以形成由Surlyn制成的外壳的模具，在图3A和3B中示出，并且当这些模具半相匹配时它们在其中限定凹痕排布。例如二十面体、八面体、立方八面体、双角锥、等等的任何凹痕排布都可能具有凹痕图案。尽管从上方来看优选的凹痕是环形的，这些凹痕也可以是卵圆形、三角形、方形、五边形、六边形、七边形、八边形，等等。可能的横截面形状包括，但不局限于：圆弧、截锥、压平的梯形，并且轮廓由抛物线、椭圆、半球面曲线、碟形曲线，或者正弦曲线限定。其它可能的凹痕设计包括在凹痕和恒定深度凹痕中的凹痕。此外，如果需要，在单一球上可以使用一种以上的凹痕形状或类型。

上部模具半和下部模具半32和33分别具有非平面分隔线表面35和36，如图4最清楚的示出，它们是交错的，每个表面35和36都包括多个通过使用如下所述的计算机化建模系统的限定、建模和制造方法生成的峰和谷。组装时，该非平面分隔线37符合凹痕轮廓线图案并允许一个模具半的凹痕与相匹配的模具半的凹痕构成整体，从而形成基本无缝外观的高尔夫球。

将非极性分隔线37制造成符合赤道凹痕的轮廓。典型地，在其制造时，非极性分隔线37从赤道凹痕偏移至少0.001英寸，从而不影响该凹痕的周长。这就产生包括多个峰和谷的波状或者波纹状形成的分隔线。典型地，这些峰(分隔线的最高点)位于该空腔半的理论中心以上，而谷(最低点)位于该空腔半的理论中心以下。这些峰和谷的偏移距离可以是大约半个凹痕直径那么大或者0.001英寸那么小。结合0.001英寸那么小的偏移的设计，提供交错配合凹痕的益处，而在该空腔中仅产生少量的咬边。这种交错的几何形状在两个模具半32和33的整个分隔线表面都延续。

本发明的空腔设计可以用于包括注模、压模和铸造的任何高尔夫球的成型工艺。其也可以制成如用于制造“无缝”高尔夫球的标准的平直分隔线以及非极性分隔线。

本发明的空腔设计结合上述方法以制造高尔夫球上的非平面分隔线37所需的交错缘轮廓。不论该球具有Surlyn或者可浇铸的外壳，例如聚氨酯，都应用下面讨论的设计原理。然而，象上面讨论的那样，根据外壳的材料该模具具有不同的构造。

现今大多数“无缝”成型方法限定来回横过非平面分隔线的理论中平面的凹痕组。本发明上面描述的方法限定了一种由此可以容易并单独地(不是作为凹痕组)限定每个凹痕位置的方法，从而无论凹槽图案是什么都能识别该空腔的起伏表面。

本发明的主要发明构思在图2A、2B和2C中示出，其中示出具有模具表面35的上部模具32，以与下部模具33相匹配从而制成可浇铸覆盖的球。本发明的非平面分隔线空腔设计结合使用3个或者更多等距的孔口(浇道)，且这依赖于凹痕图案。如图所示，图2A、2B、2C描述了五个(5个)真孔口40和五个(5个)假孔口50。假孔口50(图2C)的设计是使材料的小截面(“键”)故意模制到该球上，并贴附在该球上直到在切削工序中将它们移除。该键是由具有部分拦起的截面52的合模区域(land area)51造成，该拦起的截面为了充满外壳材料以在其中生成该“键”的相关小凹槽53。除了假孔口50之外，该空腔设计结合使用在图2B中示出的五个(5个)真孔口40。真孔口40的主要功能是为截留空气和/或过多的材料提供孔口，以围绕核心包裹并在需要时从该空腔流出。如上面所表明的那样，在优选实施方式中只有上部模具32包括孔口40和50，然而，应该意识到模具32和33都可以包括孔口40和50，并且这仍然落入本发明的范围内。

图3A和3B描述了用于成型的以Surlyn作为外壳材料的上部模具32a。当成型Surlyn外壳时，模具不需要包括假孔口50，而是包括延伸过整个模具表面35a的开孔口55。

无论外壳材料是否是Surlyn，且其中是通过压模还是可回缩的销模形成，或者是否其是例如聚氨酯或者脲的可铸造外壳，得到的高尔夫球都可以具有“无缝”的外观。

三个因素的组合，即：第一，非平面分隔线，第二，成型和自真孔口后留下的键，以及第三，从假孔口中成型的键，使得在该无缝的球进入抛光机时对其定向。当高尔夫球在抛光机的定向工位旋转时，嵌入模内的键提供精确抛光线的位置。如果在预定的时间量中不能完成对准，该球将不会被抛光并将作为未抛光的球而顶出，其将需要在晚些时候再次通过该机器。本发明的一个关键设想是键的制成，其将最小化那些必须移除的多余的毛边量，其中即节约了时间又减少了材料的浪费。需要移除的键材料的最大量将保持少于圆周的15％。象由本发明制成的键的另一个本质优点是，能够用切削刀片将它们移除，这在抛光或者研磨毛边上是节约时间的。

上述模具30的非平面分隔线是结合模具空腔设计的结果，该模具空腔设计具有通过使用例如CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)或者相似类型系统的计算机化建模系统连同CNC机床制成的交错的缘轮廓(非平面分隔表面)。优选地，该建模系统结合所需要的参数的3维固体建模能力，以便适当地制造和处理Surlyn或者可铸造地覆盖通常被称为“无缝”高尔夫球的高尔夫球。

大多数凹痕图案结合了用于限定整个凹痕排布的重复的分段。在这种情况下，仅需要为高尔夫球或者模具的足以限定整个高尔夫球或者模具的一部分或者一些部分建模。

具有非平面分隔表面的模具可以被用于制造称为“无缝”的高尔夫球，其中在模制产品上的分隔线不是正圆。相反，其典型地是结合波形、台阶形、或者其它使其围绕并在交错配合的凹痕之间而不与它们交叉地通过的其它结构。一旦通过抛光和其它修整工序移除分隔线制品，该球就具有无缝外观。

本发明的方法利用六个基础步骤来实现无缝外观。这些步骤是：

(1)制成表示高尔夫球的3维计算机模型。该模型可以以多种不同方法构建，这依赖于所使用的特定系统和构建该模型的设计者的偏好。通常优选的是以充分限定凹痕图案的足够的最小球分段来进行。图5示出高尔夫球分段模型100的实例。

(2)在方便定位的平面上构建作为2维曲线的分隔线轮廓平面。优选地是将平面102平行于球的极轴以大于球半径的距离定位。这种平面在图6中示出。为了构建分隔线轮廓104，适宜使用与该平面正交的观察方向，如图7和8中所示，其中轮廓104可以弧形段、线段、或者该特定系统支持的任何其它类型的曲线部件构建。典型地，轮廓104将围绕凹痕和在凹痕之间编制不与凹痕交叉的路径。基于凹痕图案几何形状使用参考和约束以参数形式限定轮廓几何形状是非常有利的。例如，图8中的轮廓104包括约束成与相邻凹痕同心的弧形线段，将半径参数限定为大于凹痕半径的特定值。上述曲线线段需要彼此连续，并且优选地是它们在可能的地方是切线。在该实例中，由于凹痕图案中的本质上镜面对称，仅需要对示出的半个球段制成分隔线轮廓104。

(3)通过将分隔线轮廓104投影到高尔夫球模型的3维表面上来制成分隔线37，如图9所示。沿以适当定位球的分隔线而选择的方向进行投影，其典型地正交于2维分隔线轮廓104的平面。在这种情况下，剩下的那半条分隔线作为镜像图像制成。

(4)产生包括分隔线37的放射状表面108并限定模具分隔表面110。如图10-11所示，该分隔线路径用作以产生限定高尔夫球模具分隔表面的放射状几何部件112的轮廓。根据所使用的特定系统以及设计者的偏好，该几何部件可以是放射状的表面部件112(如图所示)，或者径向挤压固体部件，或者其它类型的放射状部件。放射状部件112可以作为高尔夫球模型的一部分或者作为模具模型的一部分制成。优选的是，放射状的原点沿球或者模具的空腔的极轴定位，并且放射状的方向平行于球或者模具空腔的赤道平面。

(5)使用放射状表面108来形成高尔夫球模具的分隔表面。图11中示出了一种实例的分解图，其中可以使用放射状表面108来执行切割操作。放射状表面108将沿模具的边缘削减掉废料104，留下所希望的非平面模具分隔表面110。

(6)使用步骤3-5中至少一个步骤的结果来制造高尔夫球模具106的分隔表面110。使用上述步骤制成的几何形状来制造高尔夫球模具的分隔表面。优选地是使用由直接从模型制成的程序控制的CNC机床来实现。

该方法可以容易地限定任何空腔的非平面表面，而不论凹痕的图案是什么。

在高尔夫球的制造中，重要的是模具的分隔表面要非常精确地匹配。这最小化了毛边(flash)量和其它分隔线制品，这有益于成品高尔夫球装饰品质，并且还产生更好的均匀性且在球的尺寸、重量和圆度上可更好地控制。大多数高尔夫球模具利用平面分隔表面以易于提供非常精确的匹配。然而，如前所述，在成型的球上得到的正圆分隔线在凹痕布置上引起限制，这可能影响空气动力性能。这可能使其本身显现(manifest)为减少的距离、减少的精确度，或者依据球的定向而发生性能变化。同样，对于一些高尔夫球手来说没有凹痕的正圆分隔线的外观也不具有吸引力。

显然尽管在此公开的的本发明示例性的实施方式实现了上述目标，应该意识到本领域技术人员可以设想出许多修改和其它实施方式。因此，应该理解，附加权利要求意旨覆盖所有的落入本发明构思和范围的修改和实施方式。本发明的凹痕图案可以用于任何类型的具有任何比赛特性的高尔夫球。例如，该凹痕图案可以用于传统高尔夫球，固体的或者缠绕的(wound)球。这些球典型地具有至少一个核心层和至少一个外壳层。缠绕的球典型地具有球形的固体橡胶或者充满液体的中心，张紧的橡胶线缠绕在其上。然而，缠绕的球当击打时与两半构成的球相比通常行进较短的距离。固体球的核心一般由聚丁二烯成分形成。除了整体核心以外，固体核心还可以包括多层，如双层核心高尔夫球。固体或者缠绕球的外壳通常由离聚物树脂、树胶、或者聚亚安酯形成，并且可以包括单层或者包括多层，并且可选择地在该核心周围布置至少一个中间层。

此后提及的所有专利和专利申请在此全部引入作为参考。

尽管上面描述了本发明的优选实施方式，应该理解它们仅仅是以示例性方式呈现的，而并不是限制。显然对于相关领域技术人员来说，在不背离本发明的构思和范围情况下可以在形式和细节上进行各种改变。例如，尽管上面提供了优选凹痕的尺寸，也可以使用其它尺寸的凹痕。因此，本发明不应该被限制到上述典型实施方式，而应该仅由下列权利要求和它们的等同物来限定。

Claims (21)

1.用于形成具有非平面分隔线的高尔夫球外壳的模具，该模具包括：

半球形的上部和下部模具半，这些模具半沿不同于相应球形空腔赤道线位置的非平面分隔线可移动地匹配，

每个模具半都具有用于在高尔夫球外壳上制成凹痕图案的内部空腔零件，其中至少一个凹痕处于与球的赤道相交叉的位置，并且分隔线围绕交错配合的凹痕和在交错配合的凹痕之间经过而不与它们相交；

每个模具半都具有内部空腔零件，每个模具半都具有由计算机建模系统和CNC机床形成的非平面分隔表面；

上部模具半的非平面表面包括至少三个真孔口，用于排放空气和多余的材料；以及

上部模具半的非平面表面包括至少三个假孔口，其使得将键增加到外壳以便当高尔夫球在抛光机中旋转时对准该高尔夫球。

2.如权利要求1所述的模具，其中所述外壳由聚氨酯或者脲材料制成。

3.如权利要求1所述的模具，其中所述键占据少于15％的非平面表面。

4.如权利要求1所述的模具，其中所述非平面分隔表面从相邻凹痕偏移至少0.001英寸。

5.如权利要求4所述的模具，其中所述非平面分隔线包括约束成与相邻凹痕同心的弧形线段，并且具有大于该凹痕半径的半径参数。

6.如权利要求5所述的模具，其中所述弧形线段彼此连续。

7.如权利要求1所述的模具，其中所述键可以通过切削工序去除。

8.如权利要求1所述的模具，其中所述模制的高尔夫球的凹痕是二十面体排布图案。

9.如权利要求1所述的模具，其中所述模制的高尔夫球的凹痕是八面体排布图案。

10.如权利要求1所述的模具，其中所述模制的高尔夫球的凹痕是立方八面体排布图案。

11.如权利要求1所述的模具，其中所述模制的高尔夫球的凹痕是双棱锥体排布图案。

12.如权利要求1所述的模具，其中所述上部模具半的非平面表面包括五个真孔口和五个假孔口。

13.如权利要求1所述的模具，其中所述下部模具半的非平面表面进一步包括有至少三个真孔口和三个假孔口。

14.如权利要求13所述的模具，其中所述下部模具半的非平面表面进一步包括有五个真孔口和五个假孔口。

15.用于制造非平面高尔夫球模具分隔表面的方法，包括以下步骤：

制成表示高尔夫球的3维计算机模型；

在定位的平面上构建作为2维曲线的分隔线轮廓；

将该分隔线轮廓投影到高尔夫球模型的3维表面；

在高尔夫球模型上制成包含投影的分隔线轮廓的放射状表面，从而其中限定模具分隔表面；

使用放射状表面形成高尔夫球模型的分隔表面；以及

制造高尔夫球模具的非平面分隔表面。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述球具有半径和平行于球的极轴在大于半径的距离处定位的平面。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述分隔线轮廓由弧形线段构成，该弧形线段围绕凹痕并在凹痕间编制不与这些凹痕相交的路径。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述弧形线段与相邻凹痕同心并具有大于该凹痕半径的半径参数。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述弧形线段彼此连续。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述非平面分隔线轮廓是通过计算机辅助设计或者计算机辅助工程系统构建的。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述模具的非平面分隔表面是通过CNC机床制造的。

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