JP2524433B2 - ゴルフクラブヘッドの製法 - Google Patents

ゴルフクラブヘッドの製法

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JP2524433B2 JP3055168A JP5516891A JP2524433B2 JP 2524433 B2 JP2524433 B2 JP 2524433B2 JP 3055168 A JP3055168 A JP 3055168A JP 5516891 A JP5516891 A JP 5516891A JP 2524433 B2 JP2524433 B2 JP 2524433B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、超塑性加工法とプレ
ス加工法を利用したゴルフクラブヘッドの製法に関し、
短時間で容易かつ安全にゴルフクラブヘッドを製造する
方法に関するのもである。
【0002】
【従来の技術】近時、ドライバーやスプーンなどのウッ
ドクラブにおいては、クラブヘッドを従来のパーシモン
製から金属製に変えた、いわゆる、メタルウッドがもて
はやされている。
【0003】このメタルウッドクラブのクラブヘッドと
しては、ステンレス鋼やアルミニウム合金を素材とし、
ロストワックス法などの精密鋳造法により製造されたも
のが主流を占めている。
【0004】しかしながら、このようなゴルフクラブヘ
ッドにあっては、鋳造法で製造している限り、鋳造欠陥
や偏析を皆無とすることは不可能であり、この鋳造欠陥
の存在のために、均一な品質のものが製造できない問題
があった。
【0005】また、鋳造法で製造された従来の金属製の
ゴルフクラブヘッドにあっては、金属組織の結晶粒が
0.5mm以上であって比較的大きく、しかも、前述のよ
うな鋳造欠陥や偏析などが存在するために、耐力、引張
り強さなどの機械的特性が低く、薄肉構造にできない問
題があった。そして、鋳造法により製造された従来のゴ
ルフクラブヘッドにあっては、前記のように薄肉構造を
採用できないので、ヘッドの大きさが限定され、スイー
トスポットが狭く、打球時のボールの方向安定性が悪い
等の問題があった。
【0006】そこで本発明者等は先にこれらの不具合を
解決するゴルフクラブヘッドの製法を特許出願した。
(特願平2−40451号)
【0007】この製法は鋳造法ではなく、超塑性合金を
用いて超塑性加工方法によりゴルフクラブヘッドを製造
するもので、この方法によれば、鋳造欠陥や偏析とは無
縁になり、靱性などの機械特性に優れているとともに、
均一な金属組織の高品質なゴルフクラブヘッドを得るこ
とができるものである。さらに、薄肉構造を採用するこ
とができ、打球時の方向安定性を高めたゴルフクラブヘ
ッドを製造すること、並びに、製造工程の簡略化ができ
るもである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この製
法においては、ホーゼル部やフェース周りのエッジ部等
の曲率半径の小さい形状や角部などの加工が困難であ
り、またこれらの部分を製造するには、流体をより高圧
にする必要があった。こうした高圧流体を使用する方法
は、その製造装置が高価であり、成形時間も長く、さら
に、危険を伴う可能性のあるものであった。
【0009】この発明は前記課題を解決するためになさ
れたもので、薄肉構造を採用することができ、打球時の
方向安定性を高めたゴルフクラブヘッドを製造するこ
と、並びに、あらゆる形状でも容易にかつ安全に加工で
き、成形時間が短く、製造コストが安価なゴルフクラブ
ヘッドの製法の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、前記課題を解決するために、外殻構造のゴルフクラ
ブヘッドを複数に分割した部品の各形状に対応する成形
空所を有する複数の分割可能な超塑性加工用型と、曲率
半径の小さな部分用のプレス加工用型を用意し、前記複
数の分割された超塑性加工用型の間に超塑性合金からな
る板体をそれぞれ挾み、前記各板体を超塑性加工温度に
加熱した状態で、前記超塑性加工用各型に設けられた流
体導入口から流体を圧入し、前記各板体を超塑性加工用
型の成形空所に沿って超塑性変形させ、曲率半径の大き
な部分を前記成形空所の内面に合致した形状に変形させ
た後に、変形未完了の曲率半径の小さな部分をプレス加
工用型でプレス加工する工程と、前記工程の後に、それ
ぞれの板体の型で挟んだ部分を切断除去する工程と、各
部成形品を接合する工程とでゴルフクラブヘッドを得る
ことを特徴とするものである。
【0011】請求項2に記載した発明は、前記課題を解
決するために、外殻構造のゴルフクラブヘッドを複数に
分割した部品の各形状に対応する成形空所を有する複数
の分割可能な超塑性加工用型と、曲率半径の小さな部分
用のプレス加工用型を用意し、前記プレス加工用型に超
塑性合金からなる板体を挾み、曲率半径の小さな部分を
プレス加工し、超塑性加工用型の間に前記プレス加工済
みの板体およびプレス未加工の超塑性合金からなる板体
を挟み、前記各板体を超塑性加工温度に加熱した状態
で、前記各超塑性加工用型に設けられた流体導入口から
流体を圧入し、前記各板体を超塑性加工用型の成形空所
に沿って超塑性変形させ、成形空所の内面に合致した形
状に変形させた後に超塑性加工用型から取り出す工程
と、前記工程の後に、それぞれの板体の型で挟んだ部分
を切断除去する工程と、各部成形品を接合する工程とで
ゴルフクラブヘッドを得ることを特徴とするものであ
る。
【0012】
【作用】超塑性加工法で曲率半径の大きな部分を成形す
る工程と、プレス加工法で曲率半径の小さな部分を成形
する工程の後に、それぞれの板体の型で挟んだ部分を切
断除去する工程と、各部成形品を接合する工程を含むゴ
ルフクラブヘッドの製法であるので、低い圧力で短時間
で容易にゴルフクラブのヘッドを成形することができ
る。
【0013】本発明でいう曲率半径の小さい部分とは、
主に「フェイス部回りの稜線部分」をいい、ソール部と
サイド部の曲率半径が小さい場合には、その部分もプレ
ス加工してもよい。
【0014】また、本発明でいう曲率半径が大きい部分
には、平面部も含むものとする。
【0015】また、超塑性加工は、加工前の材料の結晶
粒径が微細でなければ加工できないと同時に、加工後の
結晶粒径の変化もほとんどないので、微細な結晶粒径の
超塑性合金の板体を用いることで超塑性加工後に得られ
たゴルフクラブヘッドの金属組織も微細になり、機械強
度と疲労特性が良好になるので、薄肉化が可能になる。
【0016】以下に本願発明を更に詳細に説明する。
【0017】本願発明で用いる超塑性合金とは、ある温
度条件下で力を加えると破断に至るまでに数百%以上も
の伸びを示す合金として知られているものである。現在
のところ多種類の超塑性合金が知られているが、本願発
明で使用して好ましいものを例示すると、ステンレス
鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合
金、Ti-Al合金、Zn(亜鉛)-Al合金などである。
なお、各合金の超塑性加工温度は以下の表1に示す範囲
の温度である。
【0018】
【表1】
【0019】超塑性合金を表1に示す温度に加熱する方
法には、超塑性加工用型に発熱体を内蔵し、この発熱体
に通電し加熱する方法や、加熱炉を備えた超塑性成形機
内で超塑性合金の配置された超塑性加工用型全体を加熱
する方法がある。
【0020】また、超塑性加工用型内に流体を圧入する
際の圧力は、3MPa以下、好ましくは、2MPa以下
である。圧入する流体の圧力が3MPaを超えると成形
品の肉圧が不均一となり易く好ましくない。
【0021】ここで前記の超塑性加工を行う際の歪速度
は、10-5〜101/Sの範囲とすることが好ましい。
この範囲より速い速度では高圧のために型が破壊するお
それがあり、超塑性変形の際の均一性が低下するおそれ
がある。また、遅い速度では、板体を長時間高温にさら
すことになるので、板体の金属組織の結晶粒が成長して
粗大化し、超塑性能が低下するおそれがある。
【0022】
【実施例】
「実施例1」実施例1のゴルフクラブヘッドの製法を図
1ないし図11を参照して説明する。
【0023】製造しようとするゴルフクラブヘッドと同
一形状の樹脂モデルをエポキシ樹脂で作製した。次に、
この樹脂モデルを基に型用の材料として、CaO、ZrO
2、TiO2の混合粉末にバインダーとしてメチルアルコ
ールを混合したものを使用して型取りを行って前駆体を
得た。そして、前駆体を2つに切断した。
【0024】切断箇所は、フェース面に平行な面で、フ
ェース面から30mm以内の位置とした。切断後、各前駆
体を1200℃で焼結してセラミック製の超塑性加工用
型を2つ(ゴルフクラブヘッドの前半部成形用10と後
半部成形用12)用意した。
【0025】同様にして、それぞれの超塑性加工用型に
対応する上型11,13を用意した。この上型11,1
3にはガス導入口14,15を設けている。さらに、フ
ェース回りの曲率半径の小さい部分を成形するためのプ
レス加工用型16を用意した。
【0026】そして、図1に示すように、各超塑性加工
用型10,12にTi合金からなる厚さ3mmの正方形状
の板体18,20を配置し、これらをそれぞれ超塑性成
形機内に配置し、超塑性加工用型10,11,12,1
3および板体18,20を750〜850℃に加熱し
た。
【0027】そして、各ガス導入口14,15からAr
ガスを2MPaで圧入し、30分間保持した。この圧入
操作により、板体18,20は超塑性変形を開始し、図
2から図4に示すように、超塑性加工用型10,12の
成形空所の内面に沿って板体18,20が変形し、フェ
ース部回りの曲率半径の小さい部分以外は変形を完了し
た。
【0028】この後、各板体18,20を超塑性加工用
型10,12から取り外し、変形未完了の板体18を図
5および図6に示すように、プレス加工用型16に配置
し、プレス加工を施してしてフェース部回りの曲率半径
の小さい部分を成形した。
【0029】さらに、変形が完了した板体18,20を
型から取り外し、型で挟んでいた部分22を切断し、板
体18と板体20溶接した(図7ないし図9)。
【0030】さらに、別途機械加工で製作したホーゼル
部24を溶接すること(図10)により、ゴルフクラブ
ヘッド38を作製した(図11)。
【0031】尚、この実施例では、超塑性加工はセラミ
ック製の型を使用したが、超硬合金、高速度工具鋼等の
合金、例えば、W−C−Co等を使用すると超塑性加工
用の下型10をプレス加工の雌型16に使用できるの
で、超塑性加工後に板体18を超塑性加工用型10から
取り外すことなくプレス加工を行なうことができる。
【0032】「実施例2」 実施例2のゴルフクラブヘッドの製法を図12ないし図
22を参照して説明する。
【0033】実施例1と同様にして、セラミック製の成
形型を2つ(ゴルフクラブヘッドの前半部成形用26と
後半部成形用28)と、それぞれの型に対応する上型2
7,29を用意した。この上型27,29にはガス導入
口34,36を設けている。さらに、フェース部とソー
ル部の稜線部の曲率半径の小さい部分を成形するための
プレス加工用型30を用意した。
【0034】まず、図12に示すように、プレス加工用
型30にTi合金からなる厚さ3mmの正方形状の板体3
2を配置し、プレス加工を行ない(図13)、フェイス
部とソール部の稜線部の曲率半径の小さい部分を成形し
た。
【0035】このプレス加工済みの板体32をヘッド前
半部成形用の超塑性加工用型26に、未成形の板体33
をヘッド後半部成形用の超塑性加工用型28に配置し
(図14)、これらをそれぞれ超塑性成形機内に配置
し、型26,27,28,29および板体32,33を
750〜850℃に加熱した。
【0036】そして、各ガス導入口34,36からAr
ガスを2MPaで圧入し、30分間保持した。この圧入
操作により、図15から図17に示すように、板体3
2,33は超塑性変形を開始し、超塑性加工用型26,
28の成形空所の内面に沿って板体32,33が変形す
る。
【0037】変形終了後に板体32,33を超塑性加工
用型26,28から取り外し、型で挟んでいた部分22
を切断し、板体32と板体33を溶接した(図18から
図20)。
【0038】さらに、別途機械加工で製作したホーゼル
部24を溶接する(図21)ことにより、図22に示す
ゴルフクラブヘッド40を作製した。
【0039】尚、実施例1,2では、ホーゼル部24は
別途製作したが、図23に示すごとくホーゼル部24を
各部品と一体成形してもよい。
【0040】「比較例」実施例1と同一の成形型を用意
し、各成形型に実施例1で用いたものと同一のTi合金
の板体を配置し、各成形上型のガス導入口からArガス
を圧入し、Ti合金が成形型の成形空所の内面に変形が
完了するまで保持した。変形終了後は、実施例1と同様
にゴルフクラブヘッドを作製した。
【0041】実施例1,2のように、超塑性加工法とプ
レス加工法を併用した製法と比較例のごとく超塑性加工
法のみの製法において、超塑性加工法で所定の形状まで
変形させるのに必要なガス圧入圧力と保持時間を表2に
示す。
【0042】
【表2】
【0043】表2より、超塑性加工にプレス加工法を併
用することで、ガス(流体)の圧力を低減させるととも
に、成形時間を格段に短縮させることができることがわ
かる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本願発明は、超塑性
合金からなる板体を超塑性変形させることとプレス加工
法を併用させることでゴルフクラブヘッドを製造するの
で、超塑性加工法のみによる製法とは異なり、ホーゼル
部やフェース周りのエッジ部等の曲率半径の小さい形状
や角部などの加工の困難な部位でもより容易に、また、
成形時間を短く、さらに、流体の圧力をより低減させる
ことのできるものである。
【0045】そして、流体の圧力を低くすることができ
ることで、安全かつ安価な製造装置の使用が可能になる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の超塑性加工用型に板体をセットし
た状態を示す断面図である。
【図2】 実施例1の超塑性加工用型に装着した板体を
超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性加
工の開始状態を示す断面図である。
【図3】 実施例1の超塑性加工用型に装着した板体を
超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性加
工の途中の状態を示す断面図である。
【図4】 実施例1の超塑性加工用型に装着した板体を
超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性加
工の終了状態を示す断面図である。
【図5】 実施例1のプレス加工用型に板体をセットし
た状態を示す断面図である。
【図6】 実施例1のプレス加工用型に装着した板体を
プレス加工するところを示す断面図である。
【図7】 実施例1のプレス加工後の板体を型から取り
外したところを示す斜視図である。
【図8】 実施例1のプレス加工後の板体を型から取り
外し、型に挟まれていた部分を切断したところを示す斜
視図である。
【図9】 実施例1の加工された前半部の板体と後半部
の板体を溶接したところを示す斜視図である。
【図10】 実施例1の溶接された前半部の板体と後半
部の板体にホーゼル部を溶接するところを説明するため
の斜視図である。
【図11】 実施例1の製法で作製されたゴルフクラブ
ヘッドを示す斜視図である。
【図12】 実施例2のプレス加工用型に板体をセット
した状態を示す断面図である。
【図13】 実施例2のプレス加工用型に装着した板体
をプレス加工するところを示す断面図である。
【図14】 実施例2の超塑性加工用型に板体をセット
した状態を示す断面図である。
【図15】 実施例2の超塑性加工用型に装着した板体
を超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性
加工の開始状態を示す断面図である。
【図16】 実施例2の超塑性加工用型に装着した板体
を超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性
加工の途中の状態を示す断面図である。
【図17】 実施例1の超塑性加工用型に装着した板体
を超塑性加工する順序を説明するためのもので、超塑性
加工の終了状態を示す断面図である。
【図18】 実施例2の超塑性加工後の板体を型から取
り外したところを示す斜視図である。
【図19】 実施例2の超塑性加工後の板体を型から取
り外し、型に挟まれていた部分を切断したところを示す
斜視図である。
【図20】 実施例2の加工された前半部の板体と後半
部の板体を溶接したところを示す斜視図である。
【図21】 実施例2の溶接された前半部の板体と後半
部の板体にホーゼル部を溶接するところを説明するため
の斜視図である。
【図22】 実施例2の製法で作製されたゴルフクラブ
ヘッドを示す斜視図である。
【図23】 ホーゼル部を一体成形することを説明する
ための斜視図である。
【符号の説明】
10・・・超塑性加工用型、12・・・超塑性加工用型、14
・・・ガス導入口、15・・・ガス導入口、16・・・プレス加
工用型、18・・・板体、20・・・板体、22・・・板体の型
で挟んでいた部分、26・・・超塑性加工用型、28・・・超
塑性加工用型、30・・・プレス加工用型、32・・・板体、
33・・・板体、34・・・ガス導入口、36・・・ガス導入
口、38・・・ゴルフクラブヘッド、40・・・ゴルフクラブ
ヘッド

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外殻構造のゴルフクラブヘッドを複数に
    分割した部品の各形状に対応する成形空所を有する複数
    の分割可能な超塑性加工用型と、曲率半径の小さな部分
    用のプレス加工用型を用意し、前記複数の分割された超
    塑性加工用型の間に超塑性合金からなる板体をそれぞれ
    挾み、前記各板体を超塑性加工温度に加熱した状態で、
    前記超塑性加工用各型に設けられた流体導入口から流体
    を圧入し、前記各板体を超塑性加工用型の成形空所に沿
    って超塑性変形させ、曲率半径の大きな部分を前記成形
    空所の内面に合致した形状に変形させた後に、変形未完
    了の曲率半径の小さな部分をプレス加工用型でプレス加
    工する工程と、前記工程の後に、それぞれの板体の型で
    挟んだ部分を切断除去する工程と、各部成形品を接合す
    る工程を含むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製
    法。
  2. 【請求項2】 外殻構造のゴルフクラブヘッドを複数に
    分割した部品の各形状に対応する成形空所を有する複数
    の分割可能な超塑性加工用型と、曲率半径の小さな部分
    用のプレス加工用型を用意し、前記プレス加工用型に超
    塑性合金からなる板体を挾み、曲率半径の小さな部分を
    プレス加工し、超塑性加工用型の間に前記プレス加工済
    みの板体およびプレス未加工の超塑性合金からなる板体
    を挟み、前記各板体を超塑性加工温度に加熱した状態
    で、前記各超塑性加工用型に設けられた流体導入口から
    流体を圧入し、前記各板体を超塑性加工用型の成形空所
    に沿って超塑性変形させ、成形空所の内面に合致した形
    状に変形させた後に超塑性加工用型から取り出す工程
    と、前記工程の後に、それぞれの板体の型で挟んだ部分
    を切断除去する工程と、各部成形品を接合する工程を含
    むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製法。
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