JP4331635B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドの製造方法に関し、特に、フェース部とネック部とが一体のゴルフクラブヘッドの製造方法に関する。

従来から、ゴルフクラブヘッドの反発性能やボールのコントロール性能を向上する手法として、ステンレス素材等によって形成されたヘッド本体部にフェース素材としてチタン合金を嵌合したり、ヘッド本体部よりも高強度のフェース部材を溶接などでヘッド本体部に接合する手法が一般に知られている。

しかし、上記の各手法では、ゴルフクラブヘッドの反発性能やボールのコントロール性能を向上することは可能であるが、ゴルフクラブヘッドの完成品の状態でネック部を曲げることが困難であり、ゴルフクラブヘッドのロフト角やライ角を調整することが困難であるという問題がある。

他方、ゴルフクラブヘッドの完成品の状態でロフト角やライ角の調整が容易となる素材でゴルフクラブヘッドを作製した場合、フェース部の強度を維持したままで薄肉化してゴルフクラブヘッドの反発性能等を向上することは困難となる。

上記のような問題を解決することが可能な金属製ゴルフクラブヘッドが、たとえば特開２００１−１９８２４７号公報に記載されている。この特開２００１−１９８２４７号公報には、金属製のゴルフクラブヘッドのフェース部の一部のみまたはフェース部の全体のみを時効処理することが記載されている。
特開２００１−１９８２４７号公報

しかしながら、上記文献に記載の手法では、フェース部のみに時効処理を施す工程が別途必要となるばかりでなく、フェース部のみに時効処理を施すために特殊な治具や装置が必要となり、製造コストが増大するという問題が生じる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造コスト増大を抑制しながら、ゴルフクラブヘッドの反発性能やボールのコントロール性能を向上するとともに完成品の状態でロフト角やライ角を容易に調整することが可能となるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、１つの局面では、次の各工程を備える。温間鍛造（６００℃〜９００℃程度の温度での鍛造）により、フェース部と、該フェース部よりも厚みの大きいネック部とを一体成形する。該温間鍛造後に、８０℃／秒以上１００℃／秒以下程度の冷却速度でフェース部を冷却するとともに該フェース部の冷却速度よりも小さい冷却速度でネック部を冷却する。

なお、上記の各局面において、フェース部とネック部とを冷却した後に、フェース部とネック部とを加熱することが好ましい。

本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、他の局面では、次の各工程を備える。７００℃以上９００℃以下程度の温度での鍛造により、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下程度の厚みのクロム−モリブデン鋼製のフェース部と、１２．５ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下程度の厚みのクロム−モリブデン鋼製のネック部とを一体成形する。上記鍛造後に、フェース部にのみ４ｃｍ^３／秒以上６ｃｍ^３／秒以下程度の量の水を０．５秒以上２秒以下程度噴霧することによりフェース部をネック部よりも大きい冷却速度で冷却する。該冷却後に５００℃以上５８０℃以下程度の温度でフェース部とネック部とを加熱する。

本発明によれば、フェース部と、該フェース部よりも厚みの大きいネック部とを温間鍛造により一体成形しているので、フェース部とネック部との間での熱容量の差を大きくすることができ、鍛造後にフェース部とネック部との間に所望の温度差を発生させることができる。このようにフェース部とネック部との間に温度差を発生させた状態で、フェース部に液体を噴霧するなどしてフェース部の冷却速度がネック部の冷却速度よりも大きくなるようにフェース部とネック部とを冷却しているので、フェース部の硬度（強度）をネック部の硬度（強度）よりも格段に高くすることができる。それにより、ゴルフクラブヘッドの反発性能を向上させるとともに完成品の状態でロフト角やライ角を容易に調整することが可能となる。また、フェース部の硬度（強度）を高くすることができるのでフェース部を薄肉化することができ、フェース部以外の部分に質量を配分することができる。それにより、ゴルフクラブヘッドの重心位置を後方側（重心深度を深く）することができ、ボールのコントロール性能を向上することができる。さらに、フェース部およびネック部を冷却する工程は通常行われる工程であるので、新たな工程を追加する必要もなく、またフェース部への液体噴霧などを行うだけでフェース部を強制的に冷却することができるので従来例のような特殊な治具や装置も必要なくなる。したがって、製造コスト増大を抑制することもできる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるゴルフクラブヘッドの製造方法では、まず温間鍛造により、フェース部と、該フェース部よりも厚みの大きいネック部（ホーゼル部）とを一体成形する。

このとき、フェース部とネック部とを一体化したフェース・ネック部材の材料として、クロム−モリブデン鋼などの焼入れ性の良好な材料を使用することが好ましい。また、フェース部の厚みは、たとえば２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下程度、ネック部の厚み（外径）は、たとえば１２．５ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下程度である。このようにフェース部を薄肉化（たとえばネック部の厚み（外径）の１／５〜１／７程度の厚み）することにより、フェース部とネック部との熱容量の差を大きくすることができ、鍛造後にフェース部とネック部との間に所定の温度差（たとえば１００℃以上の温度差）を生じさせることができる。鍛造温度は、たとえば７００℃以上９００℃以下程度である。上記のようにフェース部を薄肉化するとともに当該温度で鍛造を行うことにより、鍛造後にフェース部を焼入れ可能な温度にまで昇温させる一方で、ネック部については焼入れ可能な温度に達しないようにすることができる。

上述のように温間鍛造にてフェース部とネック部とを一体化したフェース・ネック部材を成形した後、フェース部をネック部よりも大きい冷却速度で冷却する。典型的にはフェース部のみを強制的に冷却することにより、フェース部の冷却速度をネック部の冷却速度よりも速くする。

フェース部の強制的な冷却手法としては、フェース部にのみ気体を吹付ける手法や、フェース部のみを液体中に浸漬する手法や、フェース部にのみ液体を噴霧する手法などが考えられるが、本願発明者等が各手法について比較検討した結果、フェース部にのみ液体を噴霧する手法が最も簡易かつ効果的にフェース部の特性を向上できることが判明した。

この噴霧冷却は、フェース・ネック部材を鍛造用の型から離型する前に行うことができる。たとえば鍛造機械の金型近傍に液体噴霧用ノズルを設置し、鍛造後に該ノズルからフェース部のみに向けて適量の液体を噴霧するだけでよい。フェース部に噴霧する液体としては、水、油、各種水溶液などが考えられる。

本願発明者等は、噴霧冷却の一手法である噴霧水冷を行う場合の最適条件について検討した。その結果、５ｃｍ^３／秒の量の水を１．２秒噴霧した場合に最も良好な結果が得られることを知得した。下記の表１に噴霧水冷を行う場合の条件を選定するために行った試験結果を示す。

表１の結果はフェース部の厚みが２．３ｍｍでネック部の厚みが１３．２ｍｍのクロム−モリブデン鋼製のフェース・ネック部材を温間鍛造した後に５ｃｍ^３／秒の量の水をフェース部に噴霧した結果であるが、表１の結果から、０．５秒間の噴霧でフェース面の硬度をロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で３４〜４１程度とすることができ、１．２秒間の噴霧でフェース面の硬度をロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で３４〜３９程度とすることができることがわかる。また、噴霧時間を長くして焼戻し温度を高くすることでフェース面の硬度のばらつきを低減できることも判明した。

近年、ボールのコンプレッション（ボールの直径が約２．５４ｍｍ（１インチ）変形する時の荷重）が低くなっていることに鑑み、フェース部の強度をある程度低下させてもフェース部の耐久性を確保することは可能であると考えられる。他方、フェース部を水中冷却するなどしてフェース部の硬度をロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で４５〜５０程度と高めに設定することも可能である。いずれの場合にも、打球音や打感を損なわないようにフェース部の硬度（強度）を設定する必要があるが、鍛造や冷却の際の各種条件を適切に選択することにより、フェース部の硬度（強度）を、打球音や打感を損なわない範囲の値とすることもできる。

なお、本願発明者が上述の噴霧水冷前後のフェース面およびネック部の温度を測定したところ、噴霧水冷前のフェース面の温度は約７２５℃、ネック部の温度は約６２０℃であるのに対し、５ｃｍ^３／秒の量の水を１．２秒噴霧して噴霧水冷を行った後のフェース面の温度は約４９０℃、ネック部の温度は約５５０℃であった。

今回の試験では、水の噴霧量を５ｃｍ^３／秒としたが、水の噴霧量が４ｃｍ^３／秒以上６ｃｍ^３／秒以下の場合も同様の結果を期待することができるものと考えられる。また、噴霧時間については、０．５秒以上１．２秒以下であれば所定以上の効果が得られるものと考えられるが、１．２秒以上２．０秒以下程度の噴霧時間でも同程度の結果を期待することができる。

上記の噴霧水冷による冷却速度が２００℃／秒程度であることから、１８０℃／秒以上２２０℃／秒以下程度の冷却速度でフェース部を強制的に冷却することも考えられる。噴霧水冷以外の手法であって８０℃／秒以上１００℃／秒以下程度の冷却速度でフェース部を冷却する手法としては、たとえば水以外の液体をフェース部のみに噴霧したり、低温の気体をフェース部のみに吹き付けたり、液体をフェース部のみに滴下する等の手法が考えられる。

他方、ネック部を冷却する手法としては、フェース部の冷却速度よりも小さい冷却速度となる手法であれば任意の手法を採用できる。たとえば、フェース部を噴霧水冷する場合には、放冷やファンによる冷却などでネック部を冷却することが考えられる。因みに、精密鍛造後の大気放冷の場合の冷却速度は１．５℃／秒程度であることから放冷の場合の冷却速度は１．０℃／秒〜３．０℃／秒程度、ファンによる冷却の場合の冷却速度は４．０℃／秒〜１０℃／秒程度であると考えられ、上述の噴霧水冷による冷却速度よりも格段に小さいものである。

上記のようにしてフェース部とネック部とを冷却した後に、フェース部とネック部とを加熱することが好ましい。この加熱温度を適切に選択することによって焼戻しを行うことができ、フェース部とネック部の硬度の安定化を図ることができる。上記の表１では、３５０℃〜５４０℃の温度で１．２〜１．５時間程度の焼戻しを行っているが、５００℃以上５８０℃以下程度の温度で１．５時間程度の焼戻しを行うことが好ましい。より好ましくは、５４０℃の温度で１．５時間の焼戻しを行う。

フェース・ネック部材がフェース部の後方側に位置するバックパーツ（ヘッド本体部）を一体的に有する場合には、上記の焼戻し処理の後、またはフェース部およびネック部の冷却後に、研磨を行うことでゴルフクラブヘッドを作製することができる。

他方、フェース・ネック部材がバックパーツを一体的に有しない場合には、上記の焼戻し処理の後、またはフェース部およびネック部の冷却後に、別途作製したバックパーツと、フェース・ネック部材とを溶接などにより接合する。その後、研磨を行うことでゴルフクラブヘッドを作製することができる。なお、バックパーツは、たとえばステンレス鋼で構成することができ、鋳造により作製可能である。

次に、上述の本実施の形態の製造方法により作製されたゴルフクラブヘッドについて説明する。本実施の形態の製造方法は、アイアンゴルフクラブヘッドとウッドゴルフクラブヘッドの双方の製造に適用可能である。

アイアンゴルフクラブヘッドは、打球面を有するフェース部と、ソール部と、トップエッジ部と、フェース部の後方側に位置するバック部と、ネック部（ホーゼル部）とを有し、ウッドゴルフクラブヘッドは、打球面を有するフェース部と、クラウン部と、ソール部と、クラウン部とソール部との間に位置するサイド部と、ネック部（ホーゼル部）とを有する。

本実施の形態の製造方法で作製されたゴルフクラブヘッドは金属製であり、該ヘッドでは、フェース部とネック部とがクロム−モリブデン鋼などの焼入れ性の良好な材料で一体形成される。フェース部の厚みは２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下程度と薄く、ネック部の厚み（外径）は１２．５ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下程度である。

そして、フェース面の中央部（典型的には打球部）のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）は３４〜５０程度（好ましくは、３４〜４０程度）であり、ネック部の外周面であってその厚み方向における中央部のロックウェル硬さは１８〜２０程度である。このように、フェース面の中央部のロックウェル硬さが、ネック部の中央部のロックウェル硬さよりも１４〜３２程度高く、またネック部のロックウェル硬さの１．７倍〜２．８倍程度（好ましくは１．７倍〜２．２倍程度）となっている。

以下、本発明の実施例１について、図１を用いて説明する。

まず、クロム−モリブデン鋼製で直径２０ｍｍの丸棒を準備し、該丸棒を１０００℃〜１１００℃で粗鍛し、さらに７５０℃〜８００℃の温度で精密鍛造を行う。それにより、図１に示すように、中央部（打球部）の厚みが２．３ｍｍであるフェース部２と、厚みが１３．２ｍｍのネック部３とを一体化したフェース・ネック部材１を作製する。

次に、５ｃｍ^３／秒の量の水を１．２秒間フェース部２に噴霧することにより噴霧水冷を行う。他方、ネック部３については放冷により冷却する。その後、フェース・ネック部材１に５４０℃の温度で１．５時間の加熱処理を施すことにより焼き戻しを行う。

他方、鋳造によりステンレス鋼製のバックパーツを別途作製しておき、該バックパーツとフェース・ネック部材１とを溶接により接合する。その後、成形品に研磨処理を施すことにより、アイアンゴルフクラブヘッドを作製することができる。

次に、上記のフェース・ネック部材１における硬度分布を計測したので、その結果について説明する。

本願発明者等は、図１に示す、フェース部２におけるトウ側エリア２ａ、センターエリア２ｂおよびヒール側エリア２ｃ、フェース部２とネック部３との境界に位置する境界エリア４、ネック部３においてフェース部２側に位置するフェース側エリア３ａ、ネック部３における厚み（直径）方向の中央部に位置する複数のネック部測定エリア３ｂにおけるロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を測定した。

フェース部２における、トウ側エリア２ａ、センターエリア２ｂおよびヒール側エリア２ｃについては、各エリア内における１５箇所の測定点のロックウェル硬さを測定した。その結果、各測定点におけるロックウェル硬さは、いずれも３５±３以内であった。

他方、ネック部３では、該ネック部３の先端近傍から等間隔Ｄ（５ｍｍ）で配置され、各ネック部測定エリア３ｂ内に位置する測定点（合計８箇所）のロックウェル硬さを測定した。その結果、各測定点におけるネック部３のロックウェル硬さは、いずれも１９±３以内であった。また、ネック部３におけるフェース側エリア３ａ内のロックウェル硬さも１９±３以内であった。なお、ネック部３の長さＬは３５ｍｍであった。

境界エリア４は、フェース部２とネック部３間の境界線から左右に２ｍｍの幅を有する合計幅４ｍｍの領域であるが、このエリア内ではフェース・ネック部材１のロックウェル硬さは急激に変化していた。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、今回開示した実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

本発明は、ゴルフクラブヘッドの製造方法に有効に利用され得る。

本発明の実施例１におけるアイアンゴルフクラブヘッドのフェース・ネック部材の構造例を示す図である。

符号の説明

１ フェース・ネック部材、２ フェース部、２ａ トウ側エリア、２ｂ センターエリア、２ｃ ヒール側エリア、３ ネック部、３ａ フェース側エリア、３ｂ ネック部測定エリア、４ 境界エリア。

Claims (3)

1. 温間鍛造により、フェース部と、該フェース部よりも厚みの大きいネック部とを一体成形する工程と、
   前記温間鍛造後に、８０℃／秒以上１００℃／秒以下の冷却速度で前記フェース部を冷却するとともに該フェース部の冷却速度よりも小さい冷却速度で前記ネック部を冷却する工程と、
   を備えた、ゴルフクラブヘッドの製造方法。
2. 前記フェース部とネック部とを冷却した後に、前記フェース部とネック部とを加熱する工程をさらに備えた、請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
3. ７００℃以上９００℃以下の温度での鍛造により、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の厚みのクロム−モリブデン鋼製のフェース部と、１２．５ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の厚みのクロム−モリブデン鋼製のネック部とを一体成形する工程と、
   前記鍛造後に、前記フェース部にのみ４ｃｍ^３／秒以上６ｃｍ^３／秒以下の量の水を０．５秒以上２秒以下噴霧することにより前記フェース部を前記ネック部よりも大きい冷却速度で冷却する工程と、
   前記冷却後に５００℃以上５８０℃以下の温度で前記フェース部と前記ネック部とを加熱する工程と、
   を備えた、ゴルフクラブヘッドの製造方法。

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