KR20010092377A - 골프공의 레이저 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

골프공(20)을 레이저 처리하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 레이저(32)는 어떠한 잉여 물질을 제거하도록 회전하는 골프공(20)에 관계하여 위치되고, 필요하면, 구획선(28)을 포함하는 골프공(20)의 특정 영역에 공기 역학적인 패턴을 형성한다. 바람지한 레이저(32)는 이산화탄소 레이저이다. 레이저빔(38)은 골프공(20)의 구획선(28)에 딤플(24)을 형성하도록 초점이 흐려질 수도 있다.

Description

골프공의 레이저 처리 방법 및 장치{A method and apparatus for laser treatment of a golf ball}

본 발명은 골프공의 제조에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 골프공으로부터 잉여의 봉합 물질을 주로 제거하기 위하여 레이저의 사용을 수반하는 골프공 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

골프공은 대체로 원피스 구성을 가지거나 또는 코어, 하나 이상의 중간층들, 및 어떤 중간층과 코어를 에워싸는 외부 커버를 포함하는 몇 개의 층들로 구성된다. 골프공은 전형적으로 하나의 구성 또는 다중 구성의 공들이건 간에 다양한 성형 공정으로 제조된다.

일반적으로, 골프공의 코어는 압축성형, 사출 성형 등에 의하여 형성된다. 중간 경계층이 요구되면, 하나 이상의 중간층들이 주조, 압축성형 및/또는 사출 성형을 포함하는 어떤 수의 성형 작업에 의하여 코어 위에 추가된다. 커버는 그런 다음 코어 및 존재하면 주조, 압축성형 또는 사출 성형을 통하여 중간 경계층 위에 형성된다.

사출 성형 공정에서, 골프공은 전형적으로 미리 형성된 코어 주위의 유체 저장 물질의 사출 성형에 의하여 만들어진다. 2개 성분의 골프공의 경우에, 유체 저장 물질은 골프공을 위해 사용되는 커버 물질이다. 사출 성형 장치는 일반적으로짝을 이루는 2개의 별도의 반구형 절반부를 가지며, 이것들은 골프공이 만들어지는 공동을 형성한다. 유체 저장 물질은 일반적으로 하나 이상의 도관 또는 본 발명의 분야에서 통상적으로 언급되는 것으로서 런너(runner)를 통하여 주형 내의 공동으로 공급된다. 러너들을 통하여 이동하는 유체 저장 물질은 하나 이상의 게이트들을 경유하여 주형의 실제적인 공동으로 들어간다. 이러한 게이트들은 전형적으로 2개의 주형 절반부들의 접촉면 사이에 만들어지는 구획선에 위치된다.

그러나, 구획선에 게이트들을 위치시키는 것은 구획선에서 새로이 형성된 골프공에 남아 있는 불필요한 물질이 따른다. 예를 들어, 플래싱(flashing)이 골프공의 적도 영역을 따라서 발생할 수 있다. 아울러, 게이트들이 주형의 구획선에 위치될 때, 주형 절반부들이 당겨져 분리된 후에, 성형 장치의 게이트들 내측에 위치되는 남아있는 저장 물질은 공의 표면에 부착된다. 그 후, 골프공의 표면에 있는 딤플 패턴과 간섭하여 골프공의 성능 특성에 나쁜 영향을 줄 수 있는 플래싱 및 어떤 잉여 물질을 제거하도록 추가의 마무리 공정들이 요구된다.

유사한 문제들이 코어에 열경화성 폴리머 커버를 주조하거나 또는 다층의 골프공 전구 물체 제조로 발생한다. 전형적인 열경화성 폴리머 물질은 폴리우레탄, 폴리우레스(polyureas), 폴리에테르 블록 아미드 등을 포함한다. 열 경화성 커버는 전형적으로 질기고 종래의 기술에 의해 제거가 어려운 플래시 링(flash ring)을 가진다. 열경화성 커버의 사용은 종종 플래시 링이 샌딩(sanding) 또는 버퍼링 전에 절단되는 것을 요구한다. 추가적으로, 플래시 링의 제거는 구획선의 폭과 샌딩 또는 버퍼링 장치의 정밀도에 따라 구획선에 인접한 딤플들에 해로운 결과를 가져올수도 있다.

버퍼링 공정의 하나의 예가 “골프공을 자동적으로 버퍼링하기 위한 방법 및 장치”라는 명칭으로 1986년에 최초로 출원된 레이드 등의 미합중국 특허 제4,779,387호이다. 레이드 등의 특허는 플래시 링을 제거하도록 절단하고 샌딩하는 것을 개시한다. 레이드 등의 특허의 샌딩 벨트(152)는 플래시 링의 제거 동안 골프공 주위로 편향한다.

또 다른 예는 “골프공의 수지 외부층에 있는 버퍼들을 깎는 장치”라는 명칭으로 1987년에 일본에서 최초로 출원된 타카하시의 미합중국 특허 제4,894,958호이다. 타카하시의 특허는 바이트 조립체가 플래시 링을 제거하는 동안 골프공을 회전시키는 장치를 개시한다.

또 다른 예는 “골프공 제조 장치 및 방법”이라는 명칭으로 1992년에 일본에서 최초로 출원된 오카 등의 미합중국 특허 제5,494,631호이다. 오카 등의 특허는 구획선 상에 딤플들을 가지는 골프공으로부터 플래시 링을 제거하는 장치를 개시한다. 오카 등의 특허는 딤플의 내측에 있는 플래시 링을 제거하도록 딤플보다 작은 지름의 반구면을 구비한 회전 절단 부재를 사용하는 것을 개시한다.

또 다른 예는 “반구체의 준비”라는 명칭으로 1994년 일본에서 최초로 출원된 이하라의 미합중국 특허 제5,554,337호이다. 이하라의 특허는 핀(fin)을 제거하도록 레이저빔을 사용하는 것은 레이저 열로 인하여 골프공의 표면이 눌어짐(scorching)이 따른다는 것을 개시한다.

물체로부터 잉여의 물질을 손질하는 것을 돕도록 레이저를 사용하는 것은 또한 밀레릭 등의 미합중국 특허 제5,099,101호와, 피콜로 등의 미합중국 특허 제4,539,463호에 개시되어 있다. 밀레릭 등의 특허는 반도체 패키지로부터 잉여 물질을 손질하기 위한 것이고, 피콜로 등의 특허는 폴리에스터 컨테이너로부터 잉여 물질을 손질하기 위한 것이다.

“골프공”이라는 명칭으로 1990년 일본에서 최초로 출원된 오카의 미합중국 특허 제5,190,294호에는 성형후 골프공에 딤플의 형성이 개시되어 있다. 오카의 특허는 플래시 링을 제거하고 봉합선에 딤플들을 생성하도록 가열된 흙손(trowel)을 사용하는 것이다.

결과적으로, 성형된 골프공, 특히 구획선 상에 딤플들을 가지는 골프공에 있는 플래시 링의 보다 효과적인 제거의 필요성이 남는다.

본 발명은 최근에 성형된 골프공의 플래시 링을 제거하기 위한 신규의 방법 및 장치를 제공한다.

도 1은 골프공이 플래시 링의 레이저 제거를 위해 위치된 본 발명의 장치의 개략 측면도.

도 1a는 골프공이 플래시 링의 레이저 제거를 위해 위치될 때 초점이 흐린 상태의 본 발명의 장치의 개략 측면도.

도 2는 도 1의 개략 평면도.

도 2a는 도 1a의 개략 평면도.

도 3은 레이저가 플래시 링을 향하여 하향하는 본 발명의 대안적인 실시예의 개략 측면도.

도 4는 레이저가 골프공으로부터 플래시 링을 제거하는 것을 도시한 도 3의 확대 분리도.

도 5는 레이저가 골프공의 가장자리로 향한 본 발명의 대안적인 실시예의 개략 평면도.

도 6은 레이저가 골프공의 가장자리에 대해 45°로 향한 본 발명의 대안적인 실시예의 개략 평면도.

도 7은 골프 공이 레이저에 대해 일정 각도로 기울어진 본 발명의 대안적인실시예의 개략 측면도.

도 8은 골프공의 구획선 상에 딤플들의 레이저 형성전의 골프공의 측면도.

도 9는 골프공의 구획선 상에 딤플들의 레이저 형성동안 도 8의 골프공의 측면도.

도 10은 골프공의 구획선 상에 딤플들의 레이저 형성 후에 도 8의 골프공의 측면도.

도 11은 딤플을 형성하도록 골프공으로부터 플래시 링 물질을 제거하는 레이저의 초점이 흐린 상태의 확대도.

도 11a는 딤플을 형성하도록 골프공으로부터 플래시 링 물질을 제거하는 레이저의 초점이 맞추어진 상태의 확대도.

도 12는 딤플 패턴의 레이저 형성 전에 매끄러운 표면의 골프공의 평면도.

도 13은 딤플 패턴의 레이저 형성동안의 도 12의 골프공의 평면도.

도 14는 딤플 패턴의 레이저 형성 후에 도 12의 골프공의 평면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

20, 20' : 골프공 22 : 잉여 물질

24 : 딤플 26 : 극

28 : 적도 또는 구획선 30 : 가상축

32 : 레이저 기구 34 : 하우징

36 : 집합 렌즈 38, 38a : 레이저 빔

39 : 집합점 40 : 초점

50 : 홀더 51 : 매끄러운 표면

57, 58 : 영역

본 발명은 플래시 링의 효과적인 제거를 위하여 홀더 상에서 회전되는 골프공에 관계하여 위치되는 레이저의 사용을 통하여 이러한 것을 달성한다.

본 발명의 하나의 양태는 골프공으로부터 잉여 물질을 제거하는 방법이다. 골프공은 골프공의 각각의 극들을 통하는 가상축을 중심으로 회전된다. 다음에, 레이저빔이 실질적으로 가상축에 직각으로 잉여 물질에 초점이 맞추어진다. 그 후, 잉여 물질은 골프공이 가상축을 중심으로 회전되는 동안 레이저빔으로부터의 열에의하여 골프공으로부터 연소된다.

본 발명의 또 다른 양태는 골프공으로부터 잉여 물질을 제거하는 장치이다. 장치는 회전 수단과 레이저 기구를 포함한다. 회전 수단은 가상축을 중심으로 골프공을 적어도 5000rpm으로 회전시킨다.

본 발명의 또 다른 양태는 골프공의 매끄러운 표면에 딤플 패턴을 제공하는 방법이다. 레이저빔은 매끄러운 표면에서 초점이 흐려지고, 딤플 패턴은 골프공이 가상축을 중심으로 회전되는 동안 초점이 흐린(de-focused) 레이저빔으로부터의 열을 통해 골프공의 매끄러운 표면에서 연소된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 최근에 성형된 골프공으로부터 잉여 물질을 레이저 제거하는 장치는 대체로 도면 부호 19로 지시된다. 골프공(20)은 골프공(20)의 커버를 형성하도록 사용되는 주형 절반부들의 구획선을 따라서 잉여 물질을 바깥쪽으로 가용하는 성형 기술로 인하여 플래시 링과 같은 잉여 물질(22)을 가진다. 커버 성형 기술은 주조, 압축 및 사출 성형 기술들을 포함한다. 잉여 물질(22)은 플래시 링, 돌기 또는 유사한 형태로 골프공(20)에서 유지된다.

골프공(20)의 커버는 골프공(20)의 공기 역학적인 패턴을 형성하는 다수의 딤플(24)들을 가지게 된다. 골프공(20)은 한 쌍의 극(26)들과 적도(28)를 가지는 것으로서 묘사될 수도 있다. 잉여 물질(22)은 대부분의 구획선들이 골프공(20)의 적도(28)와 정렬되기 때문에 통상 적도(28)에 놓인다. 가상축(30)은 골프공(20)의극(26)들을 통해 위치된다.

레이저 기구(32)는 레이저빔의 사용을 통해 잉여 물질(22)의 제거를 실행하도록 골프공(20)에 관계하여 위치된다. 레이저 기구(32)는 집합 렌즈(36)를 구비한 하우징(34)을 가지며, 렌즈는 레이저빔(38)이 잉여 물질(22)을 향한다. 레이저 기구는 골프공(20)에 관계하여 x, y 및 z축을 따라서 이동할 수 있다. 하나의 실시예에서, 레이저빔(38)은 초점(40)을 가지며, 잉여 물질(22)의 제거를 위해 초점이 맞추어지는 것으로 고려된다. 대안적인 실시예에서, 레이저빔(38)은 골프공(20)의 정면에 모아지고, 초점이 흐린 것으로 고려된다. 골프공(20)은 제거 공정동안 회전 홀더(50)에서 회전된다. 바람직한 실시예에서, 골프공(20)은 극(26)들을 통하는 가상축(30)을 중심으로 회전된다. 골프공(20)은 레이저빔(38)에 의한 제거를 위해 잉여 물질(22)을 위치시키도록 앉혀진다. 그러므로, 잉여 물질(22)은 회전 홀더(50) 내에 놓이지 않는다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예는 골프공(20)의 적도(28)와의 수평면에 있는 잉여 물질(22)에 직접 초점이 맞추어진다. 이 실시예에서, 레이저빔(38)은 골프공(20)이 홀더(50)에서 회전됨으로써 잉여 물질(22)을 연소시킨다. 레이저빔(38)의 동력은 골프공(20)의 표면에 대한 눌어짐 또는 다른 유해한 효과를 방지하도록 제어된다. 그러므로, 단지 잉여 물질(22)만이 연소되는 한편, 골프공(20)의 필요한 표면은 레이저빔(38)에 접촉되지 않는다.

도 1a 및 도 2a에 도시된 대안적인 실시예는 잉여 물질을 제거하고 골프공(20)의 구획선/적도(28)에 다수의 딤플(24)들을 형성하도록 골프공(20)의 잉여 물질(22)에서 초점이 흐려지는 레이저빔(38a)을 가진다. 초점이 흐려지는 레이저빔(38a)은 골프공(20)의 정면에 집합점(39)을 가진다. 초점이 흐린 레이저빔(38a)은 그 중심에서 가장 깊은 깊이를 가진 딤플(24)을 형성하기 위하여 그 중심에 가장 큰 에너지를, 그리고 중심으로서 바깥쪽으로 향해 작은 에너지를 가진다. 초점이 흐린 레이저는 다음에 보다 상세하게 설명된다.

바람직한 레이저는 미합중국 매사추세츠 주에 소재한 컨버전트 에너지 오브 스튜브리지사로부터 이용할 수 잇는 것과 같은 이산화탄소 레이저이다. 이 레이저는 400 내지 2000 사이의, 보다 바람직하게는 500 내지 1500 사이의, 가장 바람직하게는 1000㎐를 가진다. 레이저의 펄스 폭은 30 내지 100 사이의, 보다 바람직하게는 50 내지 75 사이의, 가장 바람직하게는 70㎲이다. 레이저 기구(32)는 도시되지 않은 노즐(33)을 가지며, 노즐은 레이저빔(38)의 초점을 맞추기 위하여 0.6inch의 지름을 가진다. 레이저 기구(32)는 또한 잉여 물질(22)을 제거하는데 있어서 레이저빔(38)을 돕는 가스 공급원을 가진다. 그러나, 가스는 바람직하게 공기 또는 질소이며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 유사한 가스가 사용될 수 있음을 알 것이다. 가스는 바람직하게 20psi의 압력으로 분사된다.

도 3 및 도 4는 레이저 기구(32)가 잉여 물질(22)을 손질하기 위하여 골프공(20) 바로 위에 설치되는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 레이저빔(38)은 골프공(20)이 소정의 속도로 회전됨으로써 잉여 물질(22)을 손질한다. 초점(40)은 골프공(20)의 표면에 인접한 잉여 물질(22)을 연소시키도록골프공(20)의 적도 또는 구획선(28)의 가장자리에 위치된다.

도 5 내지 도 7은 골프공(20)에 관계하여 레이저 기구(32)의 배치의 추가적인 실시예를 예시한다. 도 5에서, 레이저 기구(32)는 골프공이 홀더(50)에서 회전됨으로써 잉여 물질을 연소시키도록 골프공(20)의 가장자리에 위치된다. 도 6에서, 레이저 기구(32)는 잉여 물질(22)을 제거하도록 골프공(20)의 가장자리에 대해 45°의 각도로 위치된다. 도 7에서, 골프공(20)은 잉여 물질(22)을 제거하도록 홀더(50) 내에서 레이저빔(38)에 관계하여 기울어진다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 초점이 흐린 레이저빔(38a)이 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 도 3 내지 도 7에 도시된 실시예들과 함께 사용될 수도 있음을 알 것이다.

도 8 내지 도 11에 도시된 또 다른 실시예에서, 본 발명은 골프공(20)의 적도 또는 구획선(28)에 딤플(24)들의 레이저 형성을 위하여 이용된다. 도 8에서, 골프공(20)은 그 구획선에 플래시 링을 가진다. 골프공(20)이 회전됨으로써, 초점이 흐린 레이저빔(38a)은 골프공(20)의 표면에 딤플(24)을 형성한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 성형 형성된 딤플들과 같이 표면을 향해 깊이가 보다 낮고 그 중심에서 가장 깊은 깊이의 딤플(24)을 형성하기 위하여, 중심(57)에서 가장 큰 에너지를 가지고, 외향하는 동심의 영역(57,58)들이 보다 작은 레벨의 에너지를 가진다. 대안적으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 초점이 맞추어진 레이저빔(38)의 동력은 필요한 외평 패턴의 딤플(24)이 반복하도록 조정된다. 어느 방법을 사용하여도, 레이저빔(38 또는 38a)은 소정의 지름, 외형, 깊이, 가장자리 반경 등을 구비한 딤플(24)을 형성하도록 대체로 딤플(24) 마다 100 내지 2000펄스를 보낸다. 그러므로, 본 발명은 성형후에 골프공(20)의 구획선에 딤플(24)을 형성할 수 있다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 12에서, 매끄러운 표면을 구비한 골프공(20')이 제공된다. 표면 물질은 폴리우레탄, 이오노머(ionomer), 또는 유사한 폴리머 표면으로 구성될 수도 있다. 도 13에서, 골프공(20')은 공기 역학적인 패턴의 부분적인 레이저 형성이 이루어졌다. 이 예에서, 딤플(24)들은 매끄러운 표면(51)의 부분에 레이저 형성되었지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 공기 역학적인 패턴들이 골프공에 형성될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 끝으로, 도 14는 골프공(20)에 레이저 형성되어 완성된 공기 역학적인 패턴을 도시한다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 골프공으로부터 플래시 링이 효과적으로 제거되는 한편, 성형후에 골프공의 구획선에 딤플이 형성될 수 있다.

Claims (8)

1. 골프공의 표면으로부터 확장하는 잉여 물질을 가지는 골프공을 회전시켜, 골프공이 골프공의 각각의 극들을 통하는 가상축을 중심으로 회전되는 단계와;

   가상축과 직각으로 하여 잉여 물질에 레이저빔을 보내는 단계와;

   골프공이 가상축을 중심으로 회전되는 동안, 레이저빔으로부터 열을 통하여 골프공으로부터 잉여 물질을 연소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공으로부터 잉여 물질을 제거하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 레이저빔은 적어도 500㎐의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 다수의 딤플들 각각이 잉여 물질에 의해 덮여지는 골프공의 표면의 외형이 따르도록 레이저빔의 길이를 조정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 골프공의 구획선에 있는 다수의 딤플들을 연소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 잉여 물질은 평면이 아니며, 레이저빔은 골프공이 가상축을 중심으로 회전됨으로써 잉여 물질을 연소시키도록 수직 평면으로 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 적어도 5000rpm의 회전으로 골프공의 각각의 극을 통하는 가상축을 중심으로 골프공을 회전시키기 위한 수단과;

   적어도 500㎐의 주파수를 가지는 레이저, 및 상기 회전 수단에 배치된 골프공에 레이저를 보내기 위한 노즐을 가지며, 상기 회전 수단에 인접하여 배치되는 레이저 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공으로부터 잉여 물질을 제거하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 레이저는 가상축과 직각으로 레이저빔을 보내도록 초점이 흐린 것을 특징으로 하는 장치.
8. 골프공의 매끄러운 표면에 딤플 패턴을 형성하는 방법으로서,

   골프공의 가상축을 중심으로 골프공을 회전시키는 단계와;

   적어도 500㎐의 주파수와 적어도 50㎲의 펄스 폭을 가지는 레이저빔을 매끄러운 표면에 보내는 단계와;

   골프공이 가상축을 중심으로 회전되는 동안, 레이저빔으로부터의 열을 통해 골프공의 매끄러운 표면에 딤플 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.