JP6600168B2

JP6600168B2 - 製造方法

Info

Publication number: JP6600168B2
Application number: JP2015112388A
Authority: JP
Inventors: 航坂
Original assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: JP2016221098A

Description

本発明はゴルフクラブヘッドの製造方法に関する。

ゴルフクラブヘッドのフェース面の摩擦力を向上するために、フェース面にスコアラインだけでなく、スコアラインよりも幅の狭い溝を形成する技術が提案されている（特許文献１及び２）。溝の加工方法としては、切削工具を用いた機械加工が知られている。この機械加工では、一般に切削工具の回転軸がフェース面と垂直になる状態で切削工具を移動させてフェース面を切削する。

また、フェース面に形成される溝の精度を高めるために、溝を一本ずつ加工する方法が提案されている（特許文献３及び４）。

特開２００８−１３２１６８号公報特開平９−２５３２５０号公報特開２００９−１８９８１８号公報特開２００９−２８１０１号公報

特許文献１及び２に記載の細溝（溝）の加工方法では、切削工具の回転軸がフェース面と垂直になる状態で、回転する切削工具を移動させるため、複数の細溝の間隔に密な部分と疎な部分とが形成される。具体的に図７を参照して説明すると、図中二点鎖線で示す切削工具の移動軌跡Ｌが細溝（図示省略）の配列方向ｄ０と一致する方向で、例えば図中左上から右下へと移動する。この場合、二点鎖線で示す複数の移動軌跡Ｌと一致した細溝の形成箇所に、隣り合う移動軌跡Ｌ、Ｌの間隔が密な部分Ａと疎な部分Ｂとが現れる。これでは複数の細溝の間隔がフェース面１０の全体で均一に形成されない。また、特許文献３及び４に記載のように、溝を一本ずつ加工していては切削効率が悪く、ゴルフクラブヘッドの生産性が低下する。

本発明の目的は、切削効率が向上し、フェース面全体に溝をより均一に加工することにある。

本発明によれば、フェース面に複数のスコアラインと、該スコアラインよりも幅が狭い複数の溝とを備えたゴルフクラブヘッドについて、切削加工により前記複数の溝を形成するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、エンドミルである切削工具の回転を開始する回転開始工程と、前記切削工具の回転軸と前記フェース面とが互いに平行な状態で溝形成方向に相対的に移動して、回転中の前記切削工具の刃部の周面が前記フェース面を切削する切削工程と、を含むことを特徴とする製造方法が提供される。

本発明によれば、切削効率が向上し、フェース面全体に溝をより均一に加工することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るゴルフクラブヘッドの外観図。スコアライン及び細溝の断面図及び部分拡大図。（Ａ）及び（Ｂ）はスコアライン及び細溝の切削工程の説明図。（Ａ）及び（Ｂ）は他の実施形態における細溝の切削工程の説明図。（Ａ）及び（Ｂ）は他の実施形態における細溝の切削工程の説明図。（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）は異なる種類のエンドミル、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｇ）はそれらを用いて形成した細溝の写真を示す図。従来の細溝の加工方法を説明する説明図。

図１は本発明により製造可能なゴルフクラブヘッド１の外観図である。ゴルフクラブヘッド１はシャフト（不図示）が装着されるホゼル部４０を備えている。図２はスコアライン２０及び細溝（溝）３０の、その長手方向（矢印ｄ２で示すトウ−ヒール方向）に直交する方向の断面図及び細溝３０の部分拡大図である。

同図の例はアイアン型のゴルフクラブヘッドの製造に本発明を適用した例を示す。本発明は、アイアン型のゴルフクラブヘッド、特に、ミドルアイアン、ショートアイアン、ウェッジ型のゴルフクラブヘッドの製造に好適である。具体的には、ロフト角が３０度以上７０度以下、ヘッド重量が２４０ｇ以上３２０ｇ以下のゴルフクラブヘッドの製造に好適である。しかし、本発明はウッド型やユーティリティー型（ハイブリッド型）のゴルフクラブヘッドの製造にも適用可能である。

ゴルフクラブヘッド１は、そのフェース面（打撃面）１０に複数本のスコアライン２０が形成されている。各々のスコアライン２０は矢印ｄ２で示すトウ−ヒール方向に延設された、互いに平行な直線状の溝であり、スコアライン２０の長手方向と直交するｄ１方向に複数本形成されている。図１及び図２において、上側、下側とはゴルフクラブヘッド１のソール部を接地したときの上側、下側を意味する。

本実施形態の場合、各々のスコアライン２０の配設間隔（ピッチ）は等間隔（等ピッチ）であるが、配設間隔が異なっていてもよい。本実施形態において、スコアライン２０の断面形状は、その長手方向の両端部（トウ側端部、ヒール側端部）を除き、同じである。また、各々のスコアライン２０の断面形状は同じである。

スコアライン２０は、一対の側壁２１と、底壁２２とを有し、その断面形状はｄ１方向の中心線で左右対称な台形状に形成されている。なお、スコアライン２０の断面形状は台形状に限られず、Ｖ字状等、左右非対称の形状、他の形状でもよい。スコアライン２０の縁２３には丸みが形成されている。丸みの半径は例えば、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

スコアライン２０の深さ（底壁２２とフェース面１０との距離）は０．３ｍｍ以上が好ましい。ゴルフクラブヘッド１を競技用とする場合、ルールを充足する点で、深さＤｓは０．５ｍｍ以下とする。スコアライン２０の幅（３０度測定法による幅）は０．６ｍｍ以上が好ましい。ゴルフクラブヘッド１を競技用とする場合、ルールを充足する点で、幅Ｗｓは０．９ｍｍ以下とする。

フェース面１０には、複数の細溝３０が形成されている。細溝３０は、その幅Ｗがスコアライン２０の幅よりも狭い溝である。本実施形態の場合、細溝３０はスコアライン２０と平行で直線状に形成されている。しかし、スコアライン２０と交差する方向に形成してもよい。なお、各細溝３０は一本の直線形状をなしているが、途中で途切れていてもよい。細溝３０は隣接するスコアライン２０間の領域に複数形成されている。

本実施形態の場合、細溝３０の断面形状は円弧形状をなしている。細溝３０の幅Ｗは、隣接するスコアライン２０間に複数の細溝を形成する点で、例えば、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。また、細溝３０の幅Ｗは、打球のバックスピン量を向上する点で、例えば、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。隣接する細溝３０の間隔（ピッチ）は、バックスピン量の向上や、打点の位置によるバックスピン量のバラつき抑制の点で、例えば、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。

細溝３０の深さＤは、打球のバックスピン量の向上やフェース面１０上の水等を排出する観点で、１０μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることが更に好ましい。また、ゴルフクラブヘッド１を競技用とする場合、ルールを充足する点で、深さＤは２５μｍ以下とする。その他、ゴルフクラブヘッド１を競技用とする場合、ルールを充足する点で、スコアライン２０や細溝３０の仕様をルールに適合するように設計する。

本実施形態では、スコアライン２０よりも幅が狭い細溝３０を形成したことで、フェース面１０とボールとの間の摩擦力を高めることができる。この結果、打球のバックスピン量を増大し、また、雨天時等におけるバックスピン量の低減を抑制できる。

次に、ゴルフクラブヘッド１の製造方法、特に、スコアライン２０と細溝３０の形成方法について説明する。細溝３０は、切削加工により形成する。スコアライン２０は、例えば、鍛造、鋳造、切削加工、レーザ加工により形成することができる。ここでは切削加工により形成する。なお、フェース面１０はゴルフクラブヘッド１に一体成形されていてもよいし、フェース面１０を構成するフェース部材と、ヘッド本体とを別部材として接合してもよい。

図３（Ａ）はＮＣフライス盤による細溝３０の切削工程の説明図である。図３（Ｂ）はＮＣフライス盤によるスコアライン２０の切削工程の説明図である。

まず、ゴルフクラブヘッド１の一次成形品１'を作成する。一次成形品１'においては、フェース面１０にスコアライン２０及び細溝３０が未加工である。なお、本実施形態の場合、フェース面１０がゴルフクラブヘッドに一体成形された場合について説明するが、フェース面１０を構成するフェース部材と、ヘッド本体とを別部材として接合してもよい。この場合、フェース部材にスコアライン２０と細溝３０とを形成してからヘッド本体に接合してもよい。

スコアライン２０と細溝３０とはどちらを先に形成しても構わない。ここでは細溝３０を先に形成する場合を説明する。

図３（Ａ）に示すように一次成形品１'はＮＣフライス盤に治具３を介して固定される。ＮＣフライス盤は、回転軸Ｚ回りに回転駆動されるスピンドル４（図示せず）を有し、スピンドル４の下端には、切削工具（例えば、エンドミル）５Ａが取り付けられている。本実施形態の場合、切削工具５Ａが例えばフラットエンドミル、特にラフィングエンドミルである場合を想定している。このとき切削工具５Ａは、以下に説明するように切削工具５Ａの回転軸Ｚとフェース面１０とを互いに平行な状態で使用する。つまり、切削工具の種類を変更することによって、切削条件を新たに設定している（設定工程）。

図３（Ａ）に示すように、切削工具５Ａの回転軸Ｚとフェース面１０とが、互いに平行な状態で細溝３０の形成方向（溝形成方向、トウ側からヒール側に向かう方向）に相対的に移動する。このとき、図中矢印Ｒ方向へ回転中の切削工具５Ａの刃部の周面ＣＰ‘が、フェース面１０を切削することにより、細溝３０を形成する（切削工程）。本実施形態の場合、細溝３０を最終的にスコアライン２０に対して平行に形成するため、切削工具５Ａは、その回転軸方向とトウーヒール方向を直交させて、切削する。

また、切削工具５Ａが切削するタイミングは、切削工具５Ａの回転を開始させ（回転開始工程）、回転した状態で回転軸Ｚをフェース面１０に対して平行に配置した後、切削工具５Ａの刃部の周面ＣＰ‘をフェース面１０に接触させて切削してもよい。または、回転していない切削工具５Ａの回転軸Ｚをフェース面１０に対して平行に配置した後、切削工具５Ａを回転させて切削してもよい。なお、ここでは切削工具５Ａを移動するようにしたが、切削工具５Ａはフェース面１０に対して相対的に移動できればよい。したがって、フェース面１０側を移動してもよい。

切削工具の回転速度としては、５０ｒｐｍから３０００ｒｐｍが好ましく、作業性を考慮すると、好ましくは１００ｒｐｍから２５００ｒｐｍである。また、切削工具５Ａとフェース面１０との相対移動速度としては、１００ｍｍ／ｍｉｎから３０００ｍｍ／ｍｉｎが好ましく、作業性を考慮すると、好ましくは２００ｍｍ／ｍｉｎから２５００ｍｍ／ｍｉｎである。なお、上記回転速度と上記相対移動速度とは、それぞれの設定値の組み合わせを適宜変更することで、後述するように同じ切削工具５Ａを用いても、細溝３０の形状を変更することができる。また、上記回転速度と上記相対移動速度は、切削工具５Ａの刃部の外径寸法に対し、適切な設定値に調整することで、作業性をより向上させることができる。上記回転速度と上記相対移動速度とは、上記の範囲内の組み合わせに限定されるものではない。

また、例えば図６（Ａ）を参照して、切削工具５Ａの刃部ＣＰの最大外径ＧＤとしては、直径５ｍｍから３０ｍｍが好ましく、ゴルフクラブヘッドの大きさに対する作業性を考慮すると、好ましくは１０ｍｍから２０ｍｍである。また、切削工具５Ａの刃長ＣＬの軸方向長さは、フェース面１０全体を覆うことができるように、４０ｍｍから８０ｍｍが好ましく、ゴルフクラブヘッドの大きさに対する作業性を考慮すると、好ましくは６０ｍｍから８０ｍｍである。切削工具５Ａは、軸方向一方端が保持された状態や、軸方向の両方端が保持された状態で切削を行ってもよい。なお、軸方向両方端が保持された状態で切削を行う場合は、切削工具５Ａの軸心がぶれることがなく（ビビりがなく）、良好な細溝３０を形成することができる。また、上記刃部の周面ＣＰ‘とは、ワークに対して切削が可能な切削工具の刃部の周面のことを示し、例えば上記刃長に相当する箇所の切削工具に対する周面を示す。

以上のように切削工具５Ａを用いてフェース面１０を切削することで、図１に示す細溝３０がフェース面１０上に形成される。また、切削工具５Ａをトウーヒール方向にフェース面に対して相対移動しながら切削することで、フェース面１０上に複数の細溝３０を等ピッチで形成することができ、切削効率が向上し、フェース面全体に溝をより均一に加工することが可能となる。なお、本実施形態では、細溝３０をフェース面１０全体に形成したが、細溝３０が途中で途切れて形成される形態や、フェース面１０の一部に形成される形態を採用してもよい。

次に図３（Ｂ）を参照して、スコアライン２０の形成に移行する。まず、切削工具５Ａを取り外してスコアライン２０の形成用の切削工具５Ｂをスピンドル４に取り付ける。切削工具５Ｂは切削工具５Ａとは異なる切削工具である。切削工具５Ｂの先端形状はスコアライン２０の断面形状に応じたものを使用する。回転軸Ｚは、フェース面１０に対して垂直な方向に設定される。

しかして、ＮＣフライス盤において、フェース面１０の平面座標を設定した後、スピンドル４を回転駆動し、切削工具５Ｂを回転させながらスコアライン２０の形成方向である矢印ｄ２方向に移動することで、フェース面１０を切削する。一つのスコアライン２０を形成すると、切削工具５Ｂをフェース面１０から離間させた後、スコアライン２０の配列方向（ｄ１方向）に切削工具５Ｂを移動し、次のスコアライン２０を形成することで、順次スコアライン２０が形成される。一つのスコアライン２０を形成するための切削工具５Ｂの移動回数は、ｄ２方向一方向に１回であってもよいし、ｄ２方向に複数回（例えばｄ２方向に往復して合計２回）としてもよい。複数回移動させる場合は、切り込み深さを順次深くしていってもよい。なお、ここでは切削工具５Ｂを移動するようにしたが、切削工具５Ｂはフェース面１０に対して相対的に移動できればよい。したがって、フェース面１０側を移動してもよい。以上の工程を経て図１に示すスコアライン２０及び細溝３０がフェース面１０上に形成される。

＜他の実施形態＞
図３（Ａ）では、細溝３０をトウーヒール方向に沿って、フェース面１０の全体にわたって形成する工程を説明したが、図４を参照して、細溝３０をトウーヒール方向に対して交差して形成する場合を説明する。図４に、フェース面１０の全体にわたって、トウーヒール方向に対して交差する方向に細溝（図示せず）を形成する工程を示す。図４（Ａ）の矢印Ｄ１に示すように、切削工具５Ａの回転軸Ｚはトウーヒール方向（ｄ２方向）に沿ってトウ側からヒール側へ移動させる。このとき、図４（Ｂ）の矢印Ｄ２に示すように、フェース面１０を切削工具５Ａに対して上下方向（ｄ１方向）の上側へ向けて移動させる。こうすることで、切削工具５Ａは、フェース面１０に対して、図４（Ｂ）中矢印Ｄで示す図中左上から右下へ向かう方向へ移動する。そして切削工具５Ａは、回転軸Ｚの軸方向がトウーヒール方向と直交した状態で、フェース面１０に対してスライドすることで、最終的にスコアライン２０に対して交差する細溝を形成することができる。なお、切削工具５Ａの刃部の刃長は、フェース面１０の上下方向の幅より大きな長さとすることができる。こうすることで、切削回数を少なくすることができ、切削効率が向上し、フェース面全体に溝をより均一に加工することが可能となる。

また、細溝をトウーヒール方向に対して交差して形成する他の工程として、図５（Ａ）に示すように切削工具５Ａを、その回転軸方向をトウーヒール方向と交差させた状態とする。この状態で切削工具５Ａを、矢印Ｄ３で示す左上から右下へ向かってフェース面１０に対して相対移動させながら切削させてもよい。さらに、細溝をトウーヒール方向に対して平行に形成させたい場合は、図５（Ｂ）に示すように切削工具５Ａを、その回転軸方向を上下方向（ｄ１方向）と直交させて配置した状態とする。この状態で、切削工具５Ａを、例えば矢印Ｄ４で示すように下側から上側へ向かってフェース面１０に対して相対移動させながら切削させてもよい。なお、以上の切削工程は、形成する溝の仕様に応じて切削条件を設定するため、切削工具の回転軸の配置や、フェース面の移動方向等を適宜設定している。またこのとき、溝の形状や深さ等の仕様に応じて、切削工具の回転速度、切削工具の切込み深さ、切削工具とフェース面との相対移動速度等を適宜設定してもよい。

さらに、例えば図３（Ａ）に示すように切削工具５Ａをトウーヒール方向に対して相対移動させている途中で、切削工具５Ａの回転軸の角度を変更してもよい。具体的には、フェース面１０を切削している途中で、切削工具５Ａをフェース面から離す方向へ移動させ、回転軸Ｚのトウーヒール方向に対する角度を変更し、再びフェース面へ近づけて、フェース面を切削させてもよい。こうすることで、フェース面１０の任意の箇所に細溝を形成することができると共に、任意の箇所に形成する細溝が形成される方向を適宜変更することができる。

図６に切削工具５Ａとして３種類の異なるエンドミルを使用した場合に形成される細溝の加工例を示す。図６（Ａ）は切削工具５Ａとしての仕上げに用いられるエンドミルを示す。図６（Ｂ）は、このエンドミルを使用した場合に形成される細溝の加工例を示す。本例においては、比較的なめらかで、触った感じはそれほど引っかかり感がない浅い細溝が形成される。

図６（Ｃ）は切削工具５Ａとしての荒削りに用いられるラフィングエンドミルで、細かいピッチで側面に凹凸が形成されたものを示す。図６（Ｄ）は、このエンドミルを使用した場合に形成される細溝の加工例を示す。本例においては、細かいピッチの細溝が形成され、触った時の引っかかり感がかなりある深さを備える細溝が形成される。

図６（Ｅ）は切削工具５Ａとしての荒削りに用いられるラフィングエンドミルで、粗いピッチで側面に凹凸が形成されたものを示す。図６（Ｆ）は、このエンドミルを使用した場合に形成される細溝の加工例を示す。本例においては、粗いピッチの細溝が形成され、触った時の引っかかり感はかなりある深さを備える細溝が形成される。また、図６（Ｇ）は、図６（Ｆ）における例と比較して、図６（Ｅ）に示すエンドミルの回転速度を遅くするとともに、エンドミルとフェース面との相対速度を早くした場合に形成される細溝の加工例を示す。本例においては、互いに異なる幅を有する二種類の溝が、それぞれ溝の形成方向に沿って交互に、かつ複数の溝が互いに平行に形成される。そして、本例においては、触った時の引っかかり感はかなりある深さを備える部分と触った感じはそれほど引っかかり感がない浅い部分とを交互に備える細溝が形成される。以上のように、同じエンドミルを用いても、加工する際のエンドミルの回転速度とエンドミルとフェース面との相対速度とを適宜設定することで異なる形状の細溝を形成することができる。

なお、本実施形態においては、細溝３０を形成するための切削工具５Ａの移動回数は、ｄ２方向一方向に１回としたが、ｄ２方向に複数回（例えばｄ２方向に往復して合計２回）としてもよい。複数回移動させる場合は、切り込み深さを順次深くしていってもよい。また、フェース面１０に細溝３０を形成すると、フェース面１０が磨耗し易くなる場合がある。そのため、細溝３０の形成後、フェース面１０の硬度を硬くする表面処理を行うことが好ましい。このような表面処理としては、浸炭処理、窒化処理、軟窒化処理、ＰＶＤ（Physical Vepor Deposition）処理、イオンプレーティング、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理、めっき処理等が挙げられる。特に、浸炭処理や窒化処理といった、表面に別の金属層を形成せず、表面を改質する表面処理が好ましい。

１ゴルフクラブヘッド、１０フェース面、２０スコアライン、３０細溝

Claims

フェース面に複数のスコアラインと、該スコアラインよりも幅が狭い複数の溝とを備えたゴルフクラブヘッドについて、切削加工により前記複数の溝を形成するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、
エンドミルである切削工具の回転を開始する回転開始工程と、
前記切削工具の回転軸と前記フェース面とが互いに平行な状態で溝形成方向に相対的に移動して、回転中の前記切削工具の刃部の周面が前記フェース面を切削する切削工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工程では、前記切削工具は前記回転軸の軸方向一方端が保持された状態で切削を行う、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工程では、前記切削工具は前記回転軸の軸方向両方端が保持された状態で切削を行う、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工程では、前記切削工具の回転速度は５０ｒｐｍから３０００ｒｐｍである、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工程では、前記切削工具と前記フェース面との相対移動速度は１００ｍｍ／ｍｉｎから３０００ｍｍ／ｍｉｎである、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記溝は、前記スコアラインと平行に形成される溝である、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記溝は、互いに異なる幅を有する二種類の溝がそれぞれ前記溝の形成方向に沿って交互に、かつ前記スコアラインと平行に形成される、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記溝は、トウ−ヒール方向に形成され、
前記切削工程では、前記切削工具の回転軸方向を前記トウ−ヒール方向と直交させる、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工程では、前記切削工具は前記スコアラインを形成する工具とは異なる切削工具である、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工具の種類によって切削条件を設定する設定工程、
をさらに含むことを特徴とする製造方法。
請求項１０記載の製造方法であって、
前記設定工程では、形成する前記溝の仕様に応じて前記切削条件を設定する
ことを特徴とする製造方法。
請求項１０または１１記載の製造方法であって、
前記設定工程では、少なくとも前記切削工具の回転速度と、前記切削工具の切込み深さと、前記切削工具と前記フェース面との相対移動速度とのいずれか一つの条件を設定する、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１記載の製造方法であって、
前記切削工具の前記刃部の、前記回転軸の方向の刃長は、前記フェース面の上下方向の幅よりも大きい、
ことを特徴とする製造方法。
請求項１に記載の製造方法であって、
形成する前記溝の仕様に応じて、前記切削工具の回転速度及び前記切削工具と前記フェース面との相対速度とを設定する工程、
をさらに含むことを特徴とする製造方法。