JP5287200B2 - ゴルフクラブ用シャフトの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ゴルフクラブ用シャフトの製造方法に関し、さらに詳しくは、ブレーディング製法を用いた際に、積層体を硬化させた後に研磨対象となる編組層を過不足なく研磨し易くして、生産性と品質の向上を図ることができるゴルフクラブ用シャフトの製造方法に関するものである。

ゴルフクラブ用シャフトの製造方法としてブレーディング製法が知られている（例えば、特許文献１参照）。ブレーディング製法では、マンドレル上で樹脂材料を含浸させた基材繊維をマンドレル軸方向に対して対称の配向角度で編組させて編組層を形成し、この編組層を複数積層させて先細円筒状の積層体を成形する。その後、この積層体を加熱することにより、基材繊維に含浸させた樹脂材料を硬化させる。硬化させた積層体の表面は、編組された基材繊維の影響によって凹凸になるので、この凹凸を滑らかにするために硬化させた積層体の表面を研磨するようにしている。

従来、ブレーディング製法では図８、図９に例示するように、積層するそれぞれの編組層（第１編組層２ａ、第２編組層２ｂ、第３編組層２ｃ）を形成する際に、基材繊維３の配向角度ａを軸方向位置で変化させることなく一定にして編組している。そのため、成形した先細円筒状の積層体２の軸方向先端側の小径範囲では、図１０に例示するように積層体２の外周長さに対する基材繊維３の断面積（層を形成する基材繊維３の断面積の総和）が大きくなるので、隣り合う基材繊維３どうしが圧縮しあって層厚ｔ１が大きくなる傾向にある。一方、積層体２の軸方向後端側の大径範囲では、図１１に例示するように先端側に比べて、積層体２の外周長さに対する基材繊維３の断面積（層を形成する基材繊維３の断面積の総和）が小さくなるので層厚ｔ２が小さくなる傾向になる。即ち、図９に例示するように、それぞれの編組層２ａ、２ｂ、２ｃにおいて、層厚が軸方向先端側が後端側よりも大きくなる。第３編組層２ｃに関していえば、層厚ｔ１＞層厚ｔ２となっている。

硬化させた積層体２の表面は、一般に、回転する研磨体を用いて、積層体２の軸方向に一定の厚さで研磨しているので、研磨対象となる最外周の第３編組層２ｃを研磨すると軸方向先端側の範囲には、第３編組層２ｃの研磨残りが生じる。積層体２の軸方向で一部に研磨残りがある場合、或いは、研磨残りの厚さにばらつきがあると、製造したシャフトの品質（性能）に悪影響が生じる。

そのため、この研磨残りをなくすため、或いは、研磨残りの厚さのばらつきをなくすために追加的に研磨作業をする必要があった。このように、シャフトの品質を維持、向上させるために、追加的な研磨作業を行なうので生産性を向上させるには限界があった。
特開２００２−１７７４２４号公報

本発明の目的は、ブレーディング製法を用いた際に、積層体を硬化させた後に研磨対象となる編組層を過不足なく研磨し易くして、生産性と品質の向上を図ることができるゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法は、樹脂材料を含浸させた基材繊維を、マンドレル外周上にマンドレル軸方向に対して所定の配向角度で編組することにより順次、先細円筒状の編組層を積層して先細円筒状の積層体を成形し、この積層体を加熱することにより基材繊維に含浸させた樹脂材料を硬化させ、次いで、硬化させた積層体の表面を研磨するゴルフクラブ用シャフトの製造方法において、前記積層した編組層のうち、少なくとも最外周の編組層を形成する際には、前記配向角度が軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて基材繊維を編組し、前記配向角度を変化させる範囲を１０°〜７０°とし、前記配向角度を変化させて形成した編組層の最大層厚と最小層厚との差を０．１ｍｍ以下にして、前記硬化させた積層体を、回転する研磨体の間を通過させることにより、最外周の編組層を実質的にすべて除去するように、最外周の編組層の表面を一定厚さ研磨することを特徴とするものである。

ここで、例えば、前記配向角度を変化させる範囲を２０°〜６０°にする。前記最外周の編組層のみ、前記配向角度が軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて基材繊維を編組することもできる。

本発明によれば、樹脂材料を含浸させた基材繊維を、マンドレル外周上にマンドレル軸方向に対して所定の配向角度で編組することにより順次、先細円筒状の編組層を積層して先細円筒状の積層体を成形し、この積層体を加熱することにより基材繊維に含浸させた樹脂材料を硬化させ、次いで、硬化させた積層体の表面を研磨するゴルフクラブ用シャフトの製造方法において、前記積層した編組層のうち、少なくとも最外周の編組層を形成する際には、前記配向角度が軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて基材繊維を編組するので、配向角度を変化させた編組層では、先細円筒状の積層体の軸方向位置の違いによる層厚の差を小さくすることができる。これにより、積層体を硬化させた後に研磨対象となる編組層（主に最外周の編組層）を一定の厚さで研磨すれば、この編組層を設定どおり過不足なく研磨することが可能になる。即ち、積層体の表面を軸方向全長にわたって必要以上に研磨したり、必要以上に研磨残りが生じたりすることが回避できるので生産性と品質の向上を図ることができる。

本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明によりゴルフクラブ用シャフト（以下、シャフト１という）を製造する際には、図５に例示するような一般的な編組装置６を用いる。この編組装置６は、基材繊維３を巻回した複数のボビン７を回転ベース６ａに設置し、回転ベース６ａの中心部には先細円筒状または円柱状のマンドレル５が挿通する構成になっている。基材繊維３には樹脂材料が含浸されている。

基材繊維３としては、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等を例示できる。基材繊維３に含浸させる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いる。

このマンドレル５を軸方向に移動させて回転ベース６ａに挿通させつつ、回転ベース６ａをマンドレル５を中心にして回転させることにより、それぞれのボビン７から基材繊維３を引出す。これにより、マンドレル５の外周上にマンドレル５の軸方向（マンドレル５の軸心ＣＬ）に対して対称に所定の配向角度ａで基材繊維３が編組され、先細円筒状の第１編組層２ａが形成される。この第１編組層２ａの外周上に同様に第２編組層２ｂ、第２編組層２ｂの外周上に同様に第３編組層３ｃを、マンドレル５の軸心ＣＬ（即ち、成形する積層体２の軸心ＣＬ）を中心にして同軸上に順次積層して先細円筒状の積層体２を成形する。

ここで、例えば、第１編組層２ａ、第２編組層２ｂを形成する際には、マンドレル５の軸方向で基材繊維３の配向角度ａを変化させることなく一定の角度にする。そして、積層体２の最外周の第３編組層２ｃを形成する際には、基材繊維３の配向角度ａがマンドレル５の軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて編組する。

第３編組層２ｃの基材繊維３の配向角度ａを変化させるには、回転ベース６ａの回転速度を一定に維持しながらマンドレル５の軸方向の送り速度を変化させることよって、容易に変化させることができる。例えば、配向角度ａを大きくする場合には、マンドレル５の軸方向の送り速度を遅くし、配向角度ａを小さくする場合には、マンドレル５の軸方向の送り速度を速くすればよい。

これにより、図１に例示するように、最外周の第３編組層２ｃの基材繊維３の配向角度ａを軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させた先細円筒状の積層体２を成形することができる。この積層体２では、先端側の配向角度ａ１よりも後端側の配向角度ａ２が大きくなっている（ａ１＜ａ２）。

ここで、積層体２の第１編組層２ａ、第２編組層２ｂ、第３編組層２ｃの層厚と、基材繊維３の配向角度ａとの関係は以下のとおりである。積層体２の横断面（軸心ＣＬと直交する横断面）において、基材繊維３の配向角度ａが小さくなる程、基材繊維３の断面積は小さくなる。そして、積層体２のその横断面位置での基材繊維３の配置数は、配向角度ａに関わらず一定である。したがって、基材繊維３の配向角度ａが小さい程、その横断面位置での基材繊維３の断面積の総和は小さくなるので、層厚の増大を抑制することができる。換言すると、基材繊維３の配向角度ａを大きくする程、その横断面位置での基材繊維３の断面積の総和は大きくなるので、必然的に層厚は増大する。

本発明では、積層体２の先端側では後端側に比べて基材繊維３の配向角度ａが小さくなっているので、積層体２の先端側の第３編組層２ｃでは、図３に例示するように層厚がｔとなり、積層体２の後端側の第３編組層２ｃでは、図４に例示するように層厚ｔとなり、ほぼ同じ層厚になっている。

この積層体２を縦断面で見ると、図２に例示するように、第１編組層２ａ、第２編組層２ｂは、それぞれ基材繊維３の配向角度ａを一定にしているので、層厚は後端側よりも先端側が大きくなっている。一方、第３編組層２ｃは、配向角度ａを軸方向で徐々に変化させて後端側をより大きくしているので、軸方向位置による層厚の変化が小さく、ほぼ一定の層厚ｔになっている。

成形した先細円筒状の積層体２は加熱して、基材繊維３に含浸させた樹脂材料を硬化させる。このようにして得られた硬化した積層体２は、その表面が編組された基材繊維３の影響によって凹凸になっている。

そこで、次に、硬化させた積層体２は、第３編組層２ｃを実質的にすべて除去するように、図６に例示する研磨装置８によってその表面を研磨する。この研磨装置８は、回転軸を平行にして対向する一対の研磨体８ａ、８ａを有している。この回転する一対の円筒状の研磨体８ａ、８ａの間に積層体２を通過させることにより、その表面全体を一定厚さ研磨する。

上述したように、この積層体２の研磨対象となる第３編組層２ｃは層厚が軸方向位置に関わらず、ほぼ一定になっているので、回転する研磨体８ａ、８ａの間を通過させて表面を一定厚さ研磨すると、第３編組層２ｃの研磨残りがなく、或いは、研磨残りの厚さのばらつきを小さくすることができる。したがって、追加的に大幅な研磨作業を行なう必要がなくなり生産性の向上に寄与する。尚、この研磨装置８による研磨の後に、微調整の研磨等を行なって積層体２の表面を最終的に滑らかに仕上げる。

その後、滑らかにした積層体２の表面に塗装を施して、図７に例示するような表面に塗料層４を有するシャフト１が完成する。このシャフト１では、硬化させた積層体２の最外周の第３編組層２ｃのみが実質的に除去されて、研磨残りがほぼない状態になっているので、製造したシャフト１の品質（性能）に悪影響が生じることがない。

このように、本発明によれば、研磨対象となる第３編組層２ｃを設定どおり過不足なく研磨することが容易になり、硬化させた積層体２の表面を軸方向全長にわたって必要以上に研磨したり、必要以上に研磨残りが生じたりすることが回避できるので生産性と品質の向上を図ることができる。

研磨対象となる第３編組層２ｃを過不足なく研磨し易くするために、第３編組層２ｃの最大層厚と最小層厚との差は、できるだけ小さくすることが好ましく、０．１ｍｍ以下、特に好ましくは０．０５ｍｍ以下にする。

また、基材繊維３の配向角度ａを変化させる範囲は、１０°〜７０°とし、或いは２０°〜６０°程度にする。配向角度ａは一様に変化させるだけでなく、なるべく第３編組層２ｃの層厚を均一にするように、成形する積層体２のテーパ具合（軸方向での外径の変化具合）に応じて変化させるとよい。

基材繊維３の配向角度ａを変化させるのは、研磨対象となる編組層であればよく、具体的には、少なくとも最外周の第３編組層２ｃであればよいが、その他の編組層２ａ、２ｂの基材繊維３の配向角度ａを同様に変化させてもよい。

上記実施形態では、第１編組層２ａ、第２編組層２ｂ、第３編組層２ｃの３層を積層して積層体２を形成しているが、要求性能等に応じて適切な積層数が設定される。例えば、編組層を４、５、６層程度積層することもできる。編組層を５層積層して積層体２を形成した場合には、少なくとも最外周の第５編組層を研磨対象とする。また、それぞれの編組層における基材繊維３の本数についても適切な本数が設定される。

本発明によって形成した先細円筒状の積層体を例示する平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第３編組層の基材繊維の状態を模式的に示す図２のＢ−Ｂ半断面図である。 第３編組層の基材繊維の状態を模式的に示す図２のＣ−Ｃ半断面図である。 基材繊維を編組する工程を例示する説明図である。 硬化させた積層体の表面を研磨する工程を例示する説明図である。 図２の第３編組層を研磨した後、塗料層を形成して完成したシャフトを例示する縦断面図である。 基材繊維の配向角度を一定にして形成した先細円筒状の積層体を例示する平面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 第３編組層の基材繊維の状態を模式的に示す図９のＥ−Ｅ半断面図である。 第３編組層の基材繊維の状態を模式的に示す図９のＦ−Ｆ半断面図である。

符号の説明

１ シャフト
２ 積層体
２ａ 第１編組層
２ｂ 第２編組層
２ｃ 第３編組層
３ 基材繊維
４ 塗料層
５ マンドレル
６ 編組装置
６ａ 回転ベース
７ ボビン
８ 研磨装置
８ａ 研磨体

Claims (3)

1. 樹脂材料を含浸させた基材繊維を、マンドレル外周上にマンドレル軸方向に対して所定の配向角度で編組することにより順次、先細円筒状の編組層を積層して先細円筒状の積層体を成形し、この積層体を加熱することにより基材繊維に含浸させた樹脂材料を硬化させ、次いで、硬化させた積層体の表面を研磨するゴルフクラブ用シャフトの製造方法において、前記積層した編組層のうち、少なくとも最外周の編組層を形成する際には、前記配向角度が軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて基材繊維を編組し、前記配向角度を変化させる範囲を１０°〜７０°とし、前記配向角度を変化させて形成した編組層の最大層厚と最小層厚との差を０．１ｍｍ以下にして、前記硬化させた積層体を、回転する研磨体の間を通過させることにより、最外周の編組層を実質的にすべて除去するように、最外周の編組層の表面を一定厚さ研磨するゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
2. 前記配向角度を変化させる範囲を２０°〜６０°にする請求項１に記載のゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
3. 前記最外周の編組層のみ、前記配向角度が軸方向先端側よりも後端側が大きくなるように変化させて基材繊維を編組する請求項１または２に記載のゴルフクラブ用シャフトの製造方法。

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