JPWO2004101079A1 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、中空構造タイプであり、且つ金属材料からなるウッドヘッドまたはアイアンヘッドのゴルフクラブヘッドのフェース及びフェース周辺の内面に、ピーニング処理を施し、係る処理効果を失わないための工夫とその製造方法を課題とする。 中空構造タイプのウッドヘッドまたはアイアンヘッドのゴルフクラブヘッドにおいて、金属材料からなるヘッド本体に設けた開口部を利用して、フェース及び必要な場合はフェース周辺に改質処理を行い、且つ処理効果を失わない方法によって開口部を蓋部材で塞ぐ成形を行なう製造方法により、従来成しえなかった機能性能の高いゴルフクラブを、容易に且つ低コストで提供する。
Description
[0001] 本発明はゴルフクラブヘッドの製造方法に関するものである。
[0002] 従来、金属製ゴルフクラブヘッド(以下「ヘッド」と言う。)は、その強度や美観の向上などを目的として様々な熱処理や表面処理等(以下「改質処理等」と言う。)が行なわれており、例えば内面にピーニング処理を施して圧縮応力を残留させること(例えば特許文献1)、浸炭処理を施すこと(例えば特許文献2)などが知られている。
[0003] また、金属製ヘッド、特に中空構造を有するヘッドは、二以上の部材を溶接接合して製造するのが最も一般的であるが、部材が異種材である場合の溶接は溶解温度の違いにより接合強度の不足が生じることが知られている。
[0004] 更に、トップに開口を設け、該開口部をFRPで塞いだゴルフクラブヘッドも知られている(例えば特許文献3)。これは、開口部の縁をFRPで上下から挟んで接着するものである。
特許文献1:日本国特開2003−10366号公報
特許文献2:日本国特開平6−261960号公報
特許文献3:日本国特開2003−205055号公報
[0003] また、金属製ヘッド、特に中空構造を有するヘッドは、二以上の部材を溶接接合して製造するのが最も一般的であるが、部材が異種材である場合の溶接は溶解温度の違いにより接合強度の不足が生じることが知られている。
[0004] 更に、トップに開口を設け、該開口部をFRPで塞いだゴルフクラブヘッドも知られている(例えば特許文献3)。これは、開口部の縁をFRPで上下から挟んで接着するものである。
特許文献1:日本国特開2003−10366号公報
特許文献2:日本国特開平6−261960号公報
特許文献3:日本国特開2003−205055号公報
[0005] 各種改質処理等は加熱によって効果が消失するものが多く、本発明者らのテストによると溶接時の熱によっても効果の消失する場合があることが判明した。例えば、ピーニング処理は、被処理部材の表面付近に圧縮応力を残留させ、疲労強度を向上させるが、溶接時の熱で高温化することで、金属組織が再結晶化し、残留応力が失われると考えられる。
[0006] 本発明は、係る実情に鑑み、改質処理を施した後に、発熱が比較的低温領域である方法によって接合等の加工を行なうことにより、改質処理等の効果を維持するヘッドの製造方法を提供しようとするものである。
[0006] 本発明は、係る実情に鑑み、改質処理を施した後に、発熱が比較的低温領域である方法によって接合等の加工を行なうことにより、改質処理等の効果を維持するヘッドの製造方法を提供しようとするものである。
[0007] 本発明は、金属からなる中空構造のヘッドにおいて、トップ部、ソール部又はサイド部に開口を有するヘッド本体部を形成した後、フェースの内面にピーニング処理を施し、その後、該開口を塞いだことを特徴とするヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第1項)。トップ部、ソール部、サイド部のフェースに近い部分、即ちフェース周辺部も大きな応力にさらされるので、この部分にもピーニング処理を施すとより効果的である。その場合、フェースとフェース周辺部を一体化したフェースプレートとするのが好適である。フェースとフェース周辺部の間に溶接部が存在すると、ピーニングが接合強度に悪影響を与えたり、接合部ではピーニングの効果が得られないおそれがあるからである。
[0008] また本発明は、樹脂、FRP又は金属製の蓋部材で開口を塞いだ請求項1に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第2項)。
[0009] また本発明は、蓋部材は、接着、嵌合又はねじ止めによって取り付けられる請求項2に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第3項)。
[0008] また本発明は、樹脂、FRP又は金属製の蓋部材で開口を塞いだ請求項1に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第2項)。
[0009] また本発明は、蓋部材は、接着、嵌合又はねじ止めによって取り付けられる請求項2に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第3項)。
[0010] 請求項1〜3記載のヘッドの製造方法によれば、成形工程において施した改質処理等の効果を失うことなく、簡便に且つ低コストで、性能、強度や美観に優れたヘッドを製造できるという優れた効果を奏し得る。
[0011][図1]本発明からなるウッドヘッドのヘッド本体に、フェース部材及びトップ部を塞ぐトップ蓋部材を装着する前のウッドヘッドの斜視図である。
[図2]ヘッド本体にフェース部材を溶接により接合した状態のウッドヘッドの斜視図である。
[図3]トップ部の別の開口形状の斜視図である。
[図4]トップ部の二分割開口形状の斜視図である。
[図5]ソール部開口のウッドヘッドの斜視図である。
[図6]ソール部の別の開口形状の斜視図である。
[図7]サイド部開口のヘッドの斜視図である。
[図8]トップ部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図9]ソール部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図10]サイド部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図11]トップ開口を塞ぐトップ蓋部材である。
[図12]トップ蓋部材を装着したヘッドである。
[図13]トップ部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう他の例の概要説明図である。
[図2]ヘッド本体にフェース部材を溶接により接合した状態のウッドヘッドの斜視図である。
[図3]トップ部の別の開口形状の斜視図である。
[図4]トップ部の二分割開口形状の斜視図である。
[図5]ソール部開口のウッドヘッドの斜視図である。
[図6]ソール部の別の開口形状の斜視図である。
[図7]サイド部開口のヘッドの斜視図である。
[図8]トップ部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図9]ソール部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図10]サイド部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう場合の概要説明図である。
[図11]トップ開口を塞ぐトップ蓋部材である。
[図12]トップ蓋部材を装着したヘッドである。
[図13]トップ部の開口部を利用してショットピーニング処理を行なう他の例の概要説明図である。
[0012] 1 ヘッド本体
2 フェースプレート
3 トップ蓋部材
4 フェース部
5 トップ部
6 ソール部
7 サイド部
8 ホーゼル部
9 フェース開口
10 トップ開口
11 ソール開口
12 サイド開口
13 ピーニング装置のノズル
2 フェースプレート
3 トップ蓋部材
4 フェース部
5 トップ部
6 ソール部
7 サイド部
8 ホーゼル部
9 フェース開口
10 トップ開口
11 ソール開口
12 サイド開口
13 ピーニング装置のノズル
[0013] 以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
[0014] 図1は本発明によるヘッドの実施例であり、ヘッド本体1と接合前のフェースプレート2及びトップ蓋部材3からなるウッドヘッドの斜視図である。フェース部4、トップ部5、ソール部6、サイド部7及びホーゼル部8を含むヘッド本体1は、フェース部4及びトップ部5の中央部が大きく開口され、フェース開口9及びトップ開口10からはソール部6及びサイド部7の内側面が見えている。フェースプレート2は、ヘッド本体1のフェース開口9に溶接により接合される。ヘッド本体1は、例えばチタン合金の精密鋳造製法によって形成される。
[0015] 図2は、上記のヘッド本体1のフェース部4のフェース開口9に、Ti−13V−11Cr−3AL或いはTi−15V−6Cr−3ALの組成を有するチタン合金の圧延材料からなるフェースプレート2を、レーザー溶接、電子ビーム溶接又はティグ溶接によって接合したものである。フェースプレート2を、ヘッド本体と別部材のより高強度な圧延材料を用いることにより、フェース部分の強度を高めることができ、ヘッドの高反発化及び高慣性モーメント化にも有利である。
[0016] フェースプレート2の材料は上記の他に、例えばTi−15V−3Cr−3Sn−3Al、Ti−15Mo−5Zr、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−3Al−8V−6Cr−4Mo−4Zr、Ti−22V−4Alが例示される。
[0017] 図3及び図4は、ヘッド本体1のトップ部5に設けたトップ開口10の別の形状例であり、開口形状は図1乃至図4の例に限らず三分割、四分割も可能である。図5及び図6は、ヘッド本体1のソール部6に設けたソール開口11の形状例である。更に図7は、ヘッド本体のサイド部7にサイド開口12を設けた例である。
[0018] 上記のヘッド本体1に設けたトップ開口10、ソール開口11またはサイド開口12を利用し、該開口部からピーニング装置のノズルを差し込んで、ヘッド本体1のフェース及びフェース周辺を内面からピーニング処理の後に、後述の蓋部材をヘッド本体の開口部に装着するのである。図1〜7に示した構造のウッドヘッドは、いずれも本発明を好適に適用できるものの例である。
[0019] 図8はトップ部5に設けたトップ開口10からピーニング装置のノズル13を挿入し、フェース及びフェース周辺の内面にショットピーニング処理を行なっている状態のヘッド本体1の概念図であり、同様に図9はソール部6に設けたソール開口11から、同様に図10はサイド部7に設けたサイド開口12からノズル13を挿入してショットピーニング処理を行なっている状態の概念図である。
[0020] 図11はヘッド本体1のトップ部5に設けられたトップ開口10を塞ぐためのトップ蓋部材3の斜視図である。図12はトップ蓋部材3を、ヘッド本体1のトップ開口10に装着したヘッドの外観図である。蓋部材3は、カーボン繊維クロスの熱間加圧積層により成形された複合材料を用いた。
[0021] ピーニング処理用のショット材は、フェース部材より硬度の大きい材料を使用する必要がある。ショット材の硬度が小さいと、フェース部と衝突しても十分な局部的変形を生じさせることができず、圧縮応力を残留させることができないからである。ショット材としては、例えば高炭素クロム軸受鋼SUJ2を用い、更に直径は1mm以上が好適である。また、アモルファス組織を有する金属もショット材として好適である。硬度が高く、更に弾性域が広くて組成変形をしにくいので、フェース材に対し効率的に圧縮応力を残留させることができ、且つショット材としての耐久性に優れるからである。
[0022] また、ショット材は角の無い形状のものを使用すべきで、理想的には球を用いると好適である。角の有るショット材では、フェース内面に新たな傷をつけることとなり、この傷から切欠効果により疲労等が発生する恐れがある。これと関係して、粒数が少なく、交換が容易で、滑らかな面が得られる超音波ショットピーニングは有利である。エア式ショットピーニングでは、大量に高価な粒を使用し、長期間の使用で粒真円度がくずれ、安定した滑らかな表面が得られないからである。
[0023] 前述の通り、ピーニング処理を施すことにより、残留応力による疲労強度の向上を図ることができるが、係るピーニングの効果は熱を加えることにより失われてしまう。熱を加えることにより金属材料が再結晶化し、ピーニングによって生じた残留応力が失われるためであり、フェース部が再結晶温度以上にならない成形手段を講じなければならない。
[0024] フェース部材に用いるチタン合金の再結晶温度は250℃以上であり、よって少なくとも200℃以下で加工ができる接着によって蓋部材の装着を行なった。使用する接着剤は、例えばエポキシ系の場合で150℃から0℃の可使範囲で、変性エポキシ接着剤でも200℃以下である。温度範囲を越えた工程による接着は、十分な接着強度が得られ難いとともに、作業性も低下し適さない。
[0025] また、ヘッド本体の開口を塞ぐ蓋部材を装着する接合面の幅を15mm以上とすることにより、ヘッドとして十分な接合強度が確保され、必要な耐久性が得られる。
[0026] ところで、前述のとおり特許文献3にて、蓋部材の本体との接合部形状を二股にして挟み込む方法が開示されているが、接合に必要な面積を確保するために挟み込む形状にするのは、成形が困難でコストが高い。これに対し本願発明は、単純な平面接合部を用い、且つ十分な接合面積を得るために、15mm幅の接合帯を設けることにより、成形が容易で低コストでありながら十分な接合強度を確保することができるものである。
[0027] 蓋部材に用いる材料は、ヘッド本体と同じ金属材料でもよいが、ヘッド本体より低比重材が好ましい。例えばカーボン繊維を用いた複合材料を使用すると、軽量でヘッドの重心位置を低く設定することや、ヘッドの慣性モーメントを大きくしたり、ヘッド体積を大きくすることが可能で好適である。
[0028] また、蓋部材の複合材料には、基材となるカーボン繊維にアラミド繊維を混入したり、アラミド繊維のクロス層を挟むこと、繊維状に加工したアモルファス合金箔を混入することもできる。特に、ソール部6にソール開口11を設けて、ショットピーニング処理の後に蓋部材で塞ぐ構成の場合は、ソール部分に必要な耐久強度を確保するために、上記のアモルファス合金箔を複合したタイプを用いると好適である。
[0029] また、蓋部材は射出成形による樹脂を使用することもできる。樹脂にはABS樹脂やポリプロプレン樹脂、ポリアミド樹脂等の単体でもよく、またガラス繊維のチップやパウダーを混入して強度を高めることもできるし、単体使用によって透明性を利用した外観にすることも可能である。
[0030] また、蓋部材に金属材料を使用することも可能であり、特にソール部に使用するとヘッドの重心位置を低くすることができ、またサイド部に使用すると重心位置を深くすることができるが、ヘッド本体部との接合には溶接等の高温の発熱を伴う方法は避け、比較的低温度領域である接着材を使用するか、嵌合、ねじ止め又はこれらの併用が好適である。
[0031] ピーニングを行う方法として、細いノズルを差し込むのではなく、太いパイプを通じてショット材を投射する方法もある。この場合、パイプが太いため、フェース背面に衝突させるように差し込むのが難しいので、図13のようにパイプを折り曲げると良い。
[0032] 以上は、ゴルフクラブヘッドのウッドヘッドにショットピーニングを施す実施例を記述してきたが、レーザーピーニング等の他のピーニング手段を用いること、及びアイアンヘッドにおいても同様に本発明による工夫がフェース内面に施した改質処理の効果を消失することなく製造可能であることは言うまでもない。
[0015] 図2は、上記のヘッド本体1のフェース部4のフェース開口9に、Ti−13V−11Cr−3AL或いはTi−15V−6Cr−3ALの組成を有するチタン合金の圧延材料からなるフェースプレート2を、レーザー溶接、電子ビーム溶接又はティグ溶接によって接合したものである。フェースプレート2を、ヘッド本体と別部材のより高強度な圧延材料を用いることにより、フェース部分の強度を高めることができ、ヘッドの高反発化及び高慣性モーメント化にも有利である。
[0016] フェースプレート2の材料は上記の他に、例えばTi−15V−3Cr−3Sn−3Al、Ti−15Mo−5Zr、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−3Al−8V−6Cr−4Mo−4Zr、Ti−22V−4Alが例示される。
[0017] 図3及び図4は、ヘッド本体1のトップ部5に設けたトップ開口10の別の形状例であり、開口形状は図1乃至図4の例に限らず三分割、四分割も可能である。図5及び図6は、ヘッド本体1のソール部6に設けたソール開口11の形状例である。更に図7は、ヘッド本体のサイド部7にサイド開口12を設けた例である。
[0018] 上記のヘッド本体1に設けたトップ開口10、ソール開口11またはサイド開口12を利用し、該開口部からピーニング装置のノズルを差し込んで、ヘッド本体1のフェース及びフェース周辺を内面からピーニング処理の後に、後述の蓋部材をヘッド本体の開口部に装着するのである。図1〜7に示した構造のウッドヘッドは、いずれも本発明を好適に適用できるものの例である。
[0019] 図8はトップ部5に設けたトップ開口10からピーニング装置のノズル13を挿入し、フェース及びフェース周辺の内面にショットピーニング処理を行なっている状態のヘッド本体1の概念図であり、同様に図9はソール部6に設けたソール開口11から、同様に図10はサイド部7に設けたサイド開口12からノズル13を挿入してショットピーニング処理を行なっている状態の概念図である。
[0020] 図11はヘッド本体1のトップ部5に設けられたトップ開口10を塞ぐためのトップ蓋部材3の斜視図である。図12はトップ蓋部材3を、ヘッド本体1のトップ開口10に装着したヘッドの外観図である。蓋部材3は、カーボン繊維クロスの熱間加圧積層により成形された複合材料を用いた。
[0021] ピーニング処理用のショット材は、フェース部材より硬度の大きい材料を使用する必要がある。ショット材の硬度が小さいと、フェース部と衝突しても十分な局部的変形を生じさせることができず、圧縮応力を残留させることができないからである。ショット材としては、例えば高炭素クロム軸受鋼SUJ2を用い、更に直径は1mm以上が好適である。また、アモルファス組織を有する金属もショット材として好適である。硬度が高く、更に弾性域が広くて組成変形をしにくいので、フェース材に対し効率的に圧縮応力を残留させることができ、且つショット材としての耐久性に優れるからである。
[0022] また、ショット材は角の無い形状のものを使用すべきで、理想的には球を用いると好適である。角の有るショット材では、フェース内面に新たな傷をつけることとなり、この傷から切欠効果により疲労等が発生する恐れがある。これと関係して、粒数が少なく、交換が容易で、滑らかな面が得られる超音波ショットピーニングは有利である。エア式ショットピーニングでは、大量に高価な粒を使用し、長期間の使用で粒真円度がくずれ、安定した滑らかな表面が得られないからである。
[0023] 前述の通り、ピーニング処理を施すことにより、残留応力による疲労強度の向上を図ることができるが、係るピーニングの効果は熱を加えることにより失われてしまう。熱を加えることにより金属材料が再結晶化し、ピーニングによって生じた残留応力が失われるためであり、フェース部が再結晶温度以上にならない成形手段を講じなければならない。
[0024] フェース部材に用いるチタン合金の再結晶温度は250℃以上であり、よって少なくとも200℃以下で加工ができる接着によって蓋部材の装着を行なった。使用する接着剤は、例えばエポキシ系の場合で150℃から0℃の可使範囲で、変性エポキシ接着剤でも200℃以下である。温度範囲を越えた工程による接着は、十分な接着強度が得られ難いとともに、作業性も低下し適さない。
[0025] また、ヘッド本体の開口を塞ぐ蓋部材を装着する接合面の幅を15mm以上とすることにより、ヘッドとして十分な接合強度が確保され、必要な耐久性が得られる。
[0026] ところで、前述のとおり特許文献3にて、蓋部材の本体との接合部形状を二股にして挟み込む方法が開示されているが、接合に必要な面積を確保するために挟み込む形状にするのは、成形が困難でコストが高い。これに対し本願発明は、単純な平面接合部を用い、且つ十分な接合面積を得るために、15mm幅の接合帯を設けることにより、成形が容易で低コストでありながら十分な接合強度を確保することができるものである。
[0027] 蓋部材に用いる材料は、ヘッド本体と同じ金属材料でもよいが、ヘッド本体より低比重材が好ましい。例えばカーボン繊維を用いた複合材料を使用すると、軽量でヘッドの重心位置を低く設定することや、ヘッドの慣性モーメントを大きくしたり、ヘッド体積を大きくすることが可能で好適である。
[0028] また、蓋部材の複合材料には、基材となるカーボン繊維にアラミド繊維を混入したり、アラミド繊維のクロス層を挟むこと、繊維状に加工したアモルファス合金箔を混入することもできる。特に、ソール部6にソール開口11を設けて、ショットピーニング処理の後に蓋部材で塞ぐ構成の場合は、ソール部分に必要な耐久強度を確保するために、上記のアモルファス合金箔を複合したタイプを用いると好適である。
[0029] また、蓋部材は射出成形による樹脂を使用することもできる。樹脂にはABS樹脂やポリプロプレン樹脂、ポリアミド樹脂等の単体でもよく、またガラス繊維のチップやパウダーを混入して強度を高めることもできるし、単体使用によって透明性を利用した外観にすることも可能である。
[0030] また、蓋部材に金属材料を使用することも可能であり、特にソール部に使用するとヘッドの重心位置を低くすることができ、またサイド部に使用すると重心位置を深くすることができるが、ヘッド本体部との接合には溶接等の高温の発熱を伴う方法は避け、比較的低温度領域である接着材を使用するか、嵌合、ねじ止め又はこれらの併用が好適である。
[0031] ピーニングを行う方法として、細いノズルを差し込むのではなく、太いパイプを通じてショット材を投射する方法もある。この場合、パイプが太いため、フェース背面に衝突させるように差し込むのが難しいので、図13のようにパイプを折り曲げると良い。
[0032] 以上は、ゴルフクラブヘッドのウッドヘッドにショットピーニングを施す実施例を記述してきたが、レーザーピーニング等の他のピーニング手段を用いること、及びアイアンヘッドにおいても同様に本発明による工夫がフェース内面に施した改質処理の効果を消失することなく製造可能であることは言うまでもない。
[0033] 本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、性能、強度や美観に優れたゴルフクラブヘッド及びゴルフクラブの提供を可能とするものである。
本発明はゴルフクラブヘッドの製造方法に関するものである。
従来、金属製ゴルフクラブヘッド(以下「ヘッド」と言う。)は、その強度や美観の向上などを目的として様々な熱処理や表面処理等(以下「改質処理等」と言う。)が行なわれており、例えば内面にピーニング処理を施して圧縮応力を残留させること(例えば特許文献1)、浸炭処理を施すこと(例えば特許文献2)などが知られている。
また、金属製ヘッド、特に中空構造を有するヘッドは、二以上の部材を溶接接合して製造するのが最も一般的であるが、部材が異種材である場合の溶接は溶解温度の違いにより接合強度の不足が生じることが知られている。
更に、トップに開口を設け、該開口部をFRPで塞いだゴルフクラブヘッドも知られている(例えば特許文献3)。これは、開口部の縁をFRPで上下から挟んで接着するものである。
特開2003−10366号公報
特開平6−261960号公報
特開2003−205055号公報
各種改質処理等は加熱によって効果が消失するものが多く、本発明者らのテストによると溶接時の熱によっても効果の消失する場合があることが判明した。例えば、ピーニング処理は、被処理部材の表面付近に圧縮応力を残留させ、疲労強度を向上させるが、溶接時の熱で高温化することで、金属組織が再結晶化し、残留応力が失われると考えられる。
本発明は、係る実情に鑑み、改質処理を施した後に、発熱が比較的低温領域である方法によって接合等の加工を行なうことにより、改質処理等の効果を維持するヘッドの製造方法を提供しようとするものである。
本発明は、金属からなる中空構造のヘッドにおいて、トップ部、ソール部又はサイド部に開口を有するヘッド本体部を形成した後、フェースの内面にピーニング処理を施し、その後、該開口を塞いだことを特徴とするヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第1項)。トップ部、ソール部、サイド部のフェースに近い部分、即ちフェース周辺部も大きな応力にさらされるので、この部分にもピーニング処理を施すとより効果的である。その場合、フェースとフェース周辺部を一体化したフェースプレートとするのが好適である。フェースとフェース周辺部の間に溶接部が存在すると、ピーニングが接合強度に悪影響を与えたり、接合部ではピーニングの効果が得られないおそれがあるからである。
また本発明は、樹脂、FRP又は金属製の蓋部材で開口を塞いだ請求項1に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第2項)。
また本発明は、蓋部材は、接着、嵌合又はねじ止めによって取り付けられる請求項2に記載のヘッドの製造方法を提供することで上記の課題を解決する(請求の範囲第3項)。
請求項1〜3記載のヘッドの製造方法によれば、成形工程において施した改質処理等の効果を失うことなく、簡便に且つ低コストで、性能、強度や美観に優れたヘッドを製造できるという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
図1は本発明によるヘッドの実施例であり、ヘッド本体1と接合前のフェースプレート2及びトップ蓋部材3からなるウッドヘッドの斜視図である。フェース部4、トップ部5、ソール部6、サイド部7及びホーゼル部8を含むヘッド本体1は、フェース部4及びトップ部5の中央部が大きく開口され、フェース開口9及びトップ開口10からはソール部6及びサイド部7の内側面が見えている。フェースプレート2は、ヘッド本体1のフェース開口9に溶接により接合される。ヘッド本体1は、例えばチタン合金の精密鋳造製法によって形成される。
図2は、上記のヘッド本体1のフェース部4のフェース開口9に、Ti-13V-11Cr-3Al或いはTi-15V−6Cr−3Alの組成を有するチタン合金の圧延材料からなるフェースプレート2を、レーザー溶接、電子ビーム溶接又はティグ溶接によって接合したものである。フェースプレート2を、ヘッド本体と別部材のより高強度な圧延材料を用いることにより、フェース部分の強度を高めることができ、ヘッドの高反発化及び高慣性モーメント化にも有利である。
フェースプレート2の材料は上記の他に、例えばTi−15V−3Cr−3Sn−3Al、Ti−15Mo−5Zr、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−3Al−8V−6Cr−4Mo−4Zr、Ti−22V−4Alが例示される。
図3及び図4は、ヘッド本体1のトップ部5に設けたトップ開口10の別の形状例であり、開口形状は図1乃至図4の例に限らず三分割、四分割も可能である。図5及び図6は、ヘッド本体1のソール部6に設けたソール開口11の形状例である。更に図7は、ヘッド本体のサイド部7にサイド開口12を設けた例である。
上記のヘッド本体1に設けたトップ開口10、ソール開口11またはサイド開口12を利用し、該開口部からピーニング装置のノズルを差し込んで、ヘッド本体1のフェース及びフェース周辺を内面からピーニング処理の後に、後述の蓋部材をヘッド本体の開口部に装着するのである。図1〜7に示した構造のウッドヘッドは、いずれも本発明を好適に適用できるものの例である。
図8はトップ部5に設けたトップ開口10からピーニング装置のノズル13を挿入し、フェース及びフェース周辺の内面にショットピーニング処理を行なっている状態のヘッド本体1の概念図であり、同様に図9はソール部6に設けたソール開口11から、同様に図10はサイド部7に設けたサイド開口12からノズル13を挿入してショットピーニング処理を行なっている状態の概念図である。
図11はヘッド本体1のトップ部5に設けられたトップ開口10を塞ぐためのトップ蓋部材3の斜視図である。図12はトップ蓋部材3を、ヘッド本体1のトップ開口10に装着したヘッドの外観図である。蓋部材3は、カーボン繊維クロスの熱間加圧積層により成形された複合材料を用いた。
ピーニング処理用のショット材は、フェース部材より硬度の大きい材料を使用する必要がある。ショット材の硬度が小さいと、フェース部と衝突しても十分な局部的変形を生じさせることができず、圧縮応力を残留させることができないからである。ショット材としては、例えば高炭素クロム軸受鋼SUJ2を用い、更に直径は1mm以上が好適である。また、アモルファス組織を有する金属もショット材として好適である。硬度が高く、更に弾性域が広くて組成変形をしにくいので、フェース材に対し効率的に圧縮応力を残留させることができ、且つショット材としての耐久性に優れるからである。
また、ショット材は角の無い形状のものを使用すべきで、理想的には球を用いると好適である。角の有るショット材では、フェース内面に新たな傷をつけることとなり、この傷から切欠効果により疲労等が発生する恐れがある。これと関係して、粒数が少なく、交換が容易で、滑らかな面が得られる超音波ショットピーニングは有利である。エア式ショットピーニングでは、大量に高価な粒を使用し、長期間の使用で粒真円度がくずれ、安定した滑らかな表面が得られないからである。
前述の通り、ピーニング処理を施すことにより、残留応力による疲労強度の向上を図ることができるが、係るピーニングの効果は熱を加えることにより失われてしまう。熱を加えることにより金属材料が再結晶化し、ピーニングによって生じた残留応力が失われるためであり、フェース部が再結晶温度以上にならない成形手段を講じなければならない。
フェース部材に用いるチタン合金の再結晶温度は250℃以上であり、よって少なくとも200℃以下で加工ができる接着によって蓋部材の装着を行なった。使用する接着剤は、例えばエポキシ系の場合で150℃から0℃の可使範囲で、変性エポキシ接着剤でも200℃以下である。温度範囲を越えた工程による接着は、十分な接着強度が得られ難いとともに、作業性も低下し適さない。
また、ヘッド本体の開口を塞ぐ蓋部材を装着する接合面の幅を15mm以上とすることにより、ヘッドとして十分な接合強度が確保され、必要な耐久性が得られる。
ところで、前述のとおり特許文献3にて、蓋部材の本体との接合部形状を二股にして挟み込む方法が開示されているが、接合に必要な面積を確保するために挟み込む形状にするのは、成形が困難でコストが高い。これに対し本願発明は、単純な平面接合部を用い、且つ十分な接合面積を得るために、15mm幅の接合帯を設けることにより、成形が容易で低コストでありながら十分な接合強度を確保することができるものである。
蓋部材に用いる材料は、ヘッド本体と同じ金属材料でもよいが、ヘッド本体より低比重材が好ましい。例えばカーボン繊維を用いた複合材料を使用すると、軽量でヘッドの重心位置を低く設定することや、ヘッドの慣性モーメントを大きくしたり、ヘッド体積を大きくすることが可能で好適である。
また、蓋部材の複合材料には、基材となるカーボン繊維にアラミド繊維を混入したり、アラミド繊維のクロス層を挟むこと、繊維状に加工したアモルファス合金箔を混入することもできる。特に、ソール部6にソール開口11を設けて、ショットピーニング処理の後に蓋部材で塞ぐ構成の場合は、ソール部分に必要な耐久強度を確保するために、上記のアモルファス合金箔を複合したタイプを用いると好適である。
また、蓋部材は射出成形による樹脂を使用することもできる。樹脂にはABS樹脂やポリプロプレン樹脂、ポリアミド樹脂等の単体でもよく、またガラス繊維のチップやパウダーを混入して強度を高めることもできるし、単体使用によって透明性を利用した外観にすることも可能である。
また、蓋部材に金属材料を使用することも可能であり、特にソール部に使用するとヘッドの重心位置を低くすることができ、またサイド部に使用すると重心位置を深くすることができるが、ヘッド本体部との接合には溶接等の高温の発熱を伴う方法は避け、比較的低温度領域である接着材を使用するか、嵌合、ねじ止め又はこれらの併用が好適である。
ピーニングを行う方法として、細いノズルを差し込むのではなく、太いパイプを通じてショット材を投射する方法もある。この場合、パイプが太いため、フェース背面に衝突させるように差し込むのが難しいので、図13のようにパイプを折り曲げると良い。
以上は、ゴルフクラブヘッドのウッドヘッドにショットピーニングを施す実施例を記述してきたが、レーザーピーニング等の他のピーニング手段を用いること、及びアイアンヘッドにおいても同様に本発明による工夫がフェース内面に施した改質処理の効果を消失することなく製造可能であることは言うまでもない。
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、性能、強度や美観に優れたゴルフクラブヘッド及びゴルフクラブの提供を可能とするものである。
1 ヘッド本体
2 フェースプレート
3 トップ蓋部材
4 フェース部
5 トップ部
6 ソール部
7 サイド部
8 ホーゼル部
9 フェース開口
10 トップ開口
11 ソール開口
12 サイド開口
13 ピーニング装置のノズル
2 フェースプレート
3 トップ蓋部材
4 フェース部
5 トップ部
6 ソール部
7 サイド部
8 ホーゼル部
9 フェース開口
10 トップ開口
11 ソール開口
12 サイド開口
13 ピーニング装置のノズル
Claims (3)
- 金属からなる中空構造のゴルフクラブヘッドにおいて、トップ部、ソール部又はサイド部に開口を有するヘッド本体部を形成した後、フェース及びフェース周辺を内面からピーニング処理を施し、その後、該開口を塞いだことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
- 樹脂、FRP又は金属製の蓋部材で開口を塞いだことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
- 蓋部材は、接着、嵌合又はねじ止めによって取り付けられることを特徴とする請求の範囲第2項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
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