JP7620063B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示の技術は、ゴルフクラブヘッドの製造に関する。
従来のゴルフクラブヘッドは、長期間の打撃に耐える強度を備えるために、全体が金属で製造される。しかし、金属材料のゴルフクラブヘッドは、コストが高く且つ重量が重いなどの欠点がある。
近年、例えば特許文献１に示されるように、重量が軽くて強度が高い炭素繊維を用いて部材が作成されたゴルフクラブヘッドがよくある。炭素繊維で作成された部材でゴルフクラブヘッドの一部の金属構造に替えることにより、同等の強度を維持しながら重量を軽くすることができる。
近年、例えば特許文献１に示されるように、重量が軽くて強度が高い炭素繊維を用いて部材が作成されたゴルフクラブヘッドがよくある。炭素繊維で作成された部材でゴルフクラブヘッドの一部の金属構造に替えることにより、同等の強度を維持しながら重量を軽くすることができる。
炭素繊維複合材料製のゴルフクラブヘッドの製造においては、まず複数のプリプレグを積層した後、不要な部分を切り取ることになっており、そして、不要な部分を切り取った後、更に熱圧成型を経て半製品を得て、最後にコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）などの機材による加工で半製品の外形を加工してゴルフクラブを作成する。このような作成方法において、通常、条状の補強部材を異なる角度で互いに重ね合わせて用いることにより軽量化を図ると共にその強度を維持している。
しかしながら、上記の製造方法は、積層や切り取りなどの工程では人的コストが必要となる上、熱圧成型によって得られた半製品にも仕上げの処理が必要である。また、プリプレグの可塑性がよくないため、厚さが不均一など複雑な外形を製造しにくいので、従来の製造方法は、更なる改善を目指す余地がある。
従って、本開示の技術の目的は、複雑な外形を有するゴルフクラブヘッドを安定した品質で生産できるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供することにある。
上記目的を達成すべく、本開示の技術は、作成しようとするゴルフクラブヘッドにおいて、予定厚さが異なる複数の加工部位を決定する設計ステップと、無機繊維と熱可塑性樹脂繊維と金属繊維とから選ばれた少なくとも１種の繊維が複数本で束になった繊維の束を用い、各前記加工部位の予定厚さにそれぞれ対応して、前記繊維の束が１本のみ使用される１方向ウィービングと、前記繊維の束が２本使用される２方向ウィービングと、前記繊維の束が３本使用される３方向ウィービングと、から選ばれた少なくとも１つの加工法で、予め用意されたプリプレグに厚み増加部を形成して成型ブランクを作成するウィービングステップと、作成された前記成型ブランクを成型モールドの中に配置して加圧成型により厚さが異なる前記複数の加工部位を有するゴルフクラブヘッドを製造する成型ステップと、を含み、且つ、前記ウィービングステップにおいては、前記成型ブランクが有する前記厚み増加部を構成する各前記繊維の束は前記プリプレグを連続的かつ往復的に貫通する。
本開示の技術によれば、次のような効果が得られる。
本開示のゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、ウィービングステップを取り入れることで自動化した連続加工が可能となるので、人的コスト及び製造過程でのミスを減らしながら、厚さが不均一など複雑な外形を有するゴルフクラブヘッドを、繊維の束の数を増減することで対応するようにして、モールドで成型することができるため、複雑な外形を有するゴルフクラブヘッドを安定した品質で生産できる。
本開示の技術について他の特徴及び利点は、添付の図面を参照する以下の実施形態の詳細な説明において明白になる。
〔第１の実施形態〕
以下では各図面を参照して本発明の実施例について詳しく説明する。
まず、図１～図５に本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法の第１の実施形態が示されている。
以下では各図面を参照して本発明の実施例について詳しく説明する。
まず、図１～図５に本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法の第１の実施形態が示されている。
図１に示されるように、本開示のゴルフクラブヘッドの製造方法では、設計ステップＳ１１と、ウィービングステップＳ１２と、成型ステップＳ１３と、が実行される。
設計ステップＳ１１では、作成しようとするゴルフクラブヘッド２において、その形状に応じて、予定厚さが異なる複数の加工部位２１を決定する。例えば、図２に示されるように、このゴルフクラブヘッド２には予定厚さが異なる３つの加工部位２１、すなわち第１の加工部位２１ａと、第２の加工部位２１ｂと、第３の加工部位２１ｃとが特定／決定されており、この例においては、両側にある第１の加工部位２１ａと第３の加工部位２１ｃとが、中央にある第２の加工部位２１ｂより厚くなるように構成される。
設計ステップＳ１１では、作成しようとするゴルフクラブヘッド２において、その形状に応じて、予定厚さが異なる複数の加工部位２１を決定する。例えば、図２に示されるように、このゴルフクラブヘッド２には予定厚さが異なる３つの加工部位２１、すなわち第１の加工部位２１ａと、第２の加工部位２１ｂと、第３の加工部位２１ｃとが特定／決定されており、この例においては、両側にある第１の加工部位２１ａと第３の加工部位２１ｃとが、中央にある第２の加工部位２１ｂより厚くなるように構成される。
本開示の技術は、ウィービングステップＳ１２において、無機繊維と熱可塑性樹脂繊維と金属繊維とから選ばれた少なくとも１種の繊維（フィラメント）が複数本で束になった繊維の束３を使用する。すなわち、複数本の繊維が束になった繊維の束３において、前記複数本の繊維は、無機繊維と熱可塑性樹脂繊維と金属繊維とのいずれか１種であってもいいし、この３種類の繊維をすべて使用して１つの繊維の束３とすることも可能であり、繊維の束３の構成に関しては、作成しようとするゴルフクラブヘッド２の形状や材料特性によって適切に決定することが出来る。
ここで、無機繊維としては、例えばグラスファイバー、カーボンファイバー、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、セラミック繊維などが挙げられ、熱可塑性樹脂繊維としては、ポリプロピレン樹脂繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド合成樹脂繊維などが挙げられ、金属繊維としてはチタニウム、銅、スチールなどの金属材料により作成された繊維が挙げられる。
そして、ウィービングステップＳ１２では、設計ステップＳ１１において特定／決定された各加工部位２１、すなわち第１の加工部位２１ａと、第２の加工部位２１ｂと、第３の加工部位２１ｃとの予定厚さにそれぞれ対応して、繊維の束３が１本のみ使用される１方向ウィービングと、繊維の束３が２本使用される２方向ウィービングと、繊維の束３が３本使用される３方向ウィービングと、から選ばれた少なくとも１つの加工法で、予めに用意されたプリプレグ４０に厚み増加部４１を形成して成型ブランク４を作成する。
図３にウィービングステップＳ１２にて行われる作業が例示されている。
図示のように、第１の加工部位２１ａと第２の加工部位２１ｂと第３の加工部位２１ｃとにそれぞれ対応する第１の厚み増加部４１ａと、第２の厚み増加部４１ｂと、第３の厚み増加部４１ｃとがプリプレグ４０に形成される。そして上記のように、両側にある第１の加工部位２１ａと第３の加工部位２１ｃとは、中央にある第２の加工部位２１ｂより厚くなるよう構成されるので、両側にある第１の厚み増加部４１ａと第３の厚み増加部４１ｃとを中央にある第２の厚み増加部４１ｂより厚く形成するため、両側にある第１の厚み増加部４１ａと第３の厚み増加部４１ｃとは繊維の束３が３本使用される３方向ウィービングを使用して形成し、そして中央にある第２の厚み増加部４１ｂは繊維の束３が２本使用される２方向ウィービングを使用して形成する。
図示のように、第１の加工部位２１ａと第２の加工部位２１ｂと第３の加工部位２１ｃとにそれぞれ対応する第１の厚み増加部４１ａと、第２の厚み増加部４１ｂと、第３の厚み増加部４１ｃとがプリプレグ４０に形成される。そして上記のように、両側にある第１の加工部位２１ａと第３の加工部位２１ｃとは、中央にある第２の加工部位２１ｂより厚くなるよう構成されるので、両側にある第１の厚み増加部４１ａと第３の厚み増加部４１ｃとを中央にある第２の厚み増加部４１ｂより厚く形成するため、両側にある第１の厚み増加部４１ａと第３の厚み増加部４１ｃとは繊維の束３が３本使用される３方向ウィービングを使用して形成し、そして中央にある第２の厚み増加部４１ｂは繊維の束３が２本使用される２方向ウィービングを使用して形成する。
また、本開示の技術としては、例えば特に厚く形成する必要がある厚み増加部４１に対応するために、繊維の束３が３本使用される３方向ウィービングを使用して厚み増加部４１を形成した後、更にその上に繊維の束３が２本使用される２方向ウィービングを使用してその厚さを増大させることも可能である。
更に、作成する厚み増加部４１の厚さを調整するために、１本の繊維の束３に含まれる繊維の本数（フィラメント数）を増減することも可能である。また、厚み増加部４１の形成における各繊維の束３のそれぞれの延伸方向や交差方向に関しては、必要に応じて、例えば各加工部位２１がゴルフクラブヘッドの使用において力を受ける方向などを考慮して、適切に調整することも可能であり、例えば通常用いられる４５度交差や平行配置の他に、２３．５度交差などあまり用いられない角度を採用することも可能である。
ウィービングステップＳ１２において作成された成型ブランク４は、図４に示されるように成型モールド５の中に配置されて加熱及び加圧成型により、各厚み増加部４１はそれぞれが対応する各加工部位２１に成型され、全体が各加工部位２１を有するゴルフクラブヘッドに作成される。
この実施形態において、成型モールド５の中に行われる加圧成型の具体的な実行方法は、成型ブランク４を成型モールド５の中に配置した後に成型モールド５の中から空気を排出して真空状態にしてから、成型モールド５の中に成型樹脂を注入して成型樹脂を硬化させながら圧力をかけて異なる複数の加工部位２１を有するゴルフクラブヘッド２を製造する真空注型方法が採用されているが、本発明としてはこれに限らず、金型を用いる他の成型方法も考えられる。
＜第１の実施形態の効果＞
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。
本開示のゴルフクラブヘッドの製造方法は、ウィービングステップを取り入れることで自動化した連続加工が可能となるので、人的コスト及び製造作業におけるミスを減らしながら、厚さが不均一など複雑な外形を有するゴルフクラブヘッドを繊維の束の数を増減することで対応するようにして、モールドで成型することができるため、複雑な外形を有するゴルフクラブヘッドを安定した品質で生産できる。
〔第２の実施形態〕
図６は本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法の第２の実施形態において熱可塑性樹脂繊維を液状化させる効果を示す模式図である。
本開示のゴルフクラブヘッドの製造方法の第２の実施形態では、ウィービングステップＳ１２において使用される繊維の束３は、図６（ａ）に示されるように、１本の無機繊維３ｂの周りが複数本の熱可塑性樹脂繊維３ａに囲まれて束になったものであり、そして図６（ｂ）に示されるように、成型ステップＳ１３において成型モールド５に対する加熱により、各繊維の束３における熱可塑性樹脂繊維が液状化することによって、各繊維の束３の間の隙間は液状化した熱可塑性樹脂により充満される方法が採用されている。この第２の実施形態に示される構成により、真空注型方法を採用することなく、すなわち、成型モールド５の中から空気を排出することも、成型樹脂を注入することもなく、容易に成型作業を行うことが出来ると共に、コストの節約が可能になる。
図６は本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法の第２の実施形態において熱可塑性樹脂繊維を液状化させる効果を示す模式図である。
本開示のゴルフクラブヘッドの製造方法の第２の実施形態では、ウィービングステップＳ１２において使用される繊維の束３は、図６（ａ）に示されるように、１本の無機繊維３ｂの周りが複数本の熱可塑性樹脂繊維３ａに囲まれて束になったものであり、そして図６（ｂ）に示されるように、成型ステップＳ１３において成型モールド５に対する加熱により、各繊維の束３における熱可塑性樹脂繊維が液状化することによって、各繊維の束３の間の隙間は液状化した熱可塑性樹脂により充満される方法が採用されている。この第２の実施形態に示される構成により、真空注型方法を採用することなく、すなわち、成型モールド５の中から空気を排出することも、成型樹脂を注入することもなく、容易に成型作業を行うことが出来ると共に、コストの節約が可能になる。
また、本開示の技術としては、成型ステップＳ１３において成型モールド５に対する加熱の代わりに、成型モールド５に対して外部から光エネルギー、もしくは放射エネルギーなどの熱以外のエネルギーを付与することにより、成型モールド５の内側にある厚み増加部４１の形成に使用される繊維を軟化させることで、成型モールド５の内側の形状に対応して変形させた後に圧力を掛けながら硬化させることも考えられる。
以上、本開示の技術の実施形態を説明したが、本開示の技術はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
２ ゴルフクラブヘッド
２１ 加工部位
２１ａ 第１の加工部位
２１ｂ 第２の加工部位
２１ｃ 第３の加工部位
３ 繊維の束
３ａ 熱可塑性樹脂繊維
３ｂ 無機繊維
４ 成型ブランク
４０ プリプレグ
４１ 厚み増加部
４１ａ 第１の厚み増加部
４１ｂ 第２の厚み増加部
４１ｃ 第３の厚み増加部
５ 成型モールド
Ｓ１１ 設計ステップ
Ｓ１２ ウィービングステップ
Ｓ１３ 成型ステップ
２１ 加工部位
２１ａ 第１の加工部位
２１ｂ 第２の加工部位
２１ｃ 第３の加工部位
３ 繊維の束
３ａ 熱可塑性樹脂繊維
３ｂ 無機繊維
４ 成型ブランク
４０ プリプレグ
４１ 厚み増加部
４１ａ 第１の厚み増加部
４１ｂ 第２の厚み増加部
４１ｃ 第３の厚み増加部
５ 成型モールド
Ｓ１１ 設計ステップ
Ｓ１２ ウィービングステップ
Ｓ１３ 成型ステップ
Claims (4)
- 作成しようとするゴルフクラブヘッドにおいて、予定厚さが異なる複数の加工部位を決定する設計ステップと、
無機繊維と熱可塑性樹脂繊維と金属繊維とから選ばれた少なくとも１種の繊維が複数本で束になった繊維の束を用い、各前記加工部位の予定厚さにそれぞれ対応して、前記繊維の束が１本のみ使用される１方向ウィービングと、前記繊維の束が２本使用される２方向ウィービングと、前記繊維の束が３本使用される３方向ウィービングと、から選ばれた少なくとも１つの加工法で、予め用意されたプリプレグに厚み増加部を形成して成型ブランクを作成するウィービングステップと、
作成された前記成型ブランクを成型モールドの中に配置して加圧成型により厚さが異なる前記複数の加工部位を有するゴルフクラブヘッドを製造する成型ステップと、
を含み、且つ、前記ウィービングステップにおいては、前記成型ブランクが有する前記厚み増加部を構成する各前記繊維の束は前記プリプレグを連続的かつ往復的に貫通することを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。 - 前記成型ステップにおいて、
作成された前記成型ブランクを前記成型モールドの中に配置した後に前記成型モールドの中から空気を排出して真空状態にしてから、前記成型モールドの中に成型樹脂を注入して前記成型樹脂を硬化させて厚さが異なる前記複数の加工部位を有するゴルフクラブヘッドを製造する、ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。 - 前記ウィービングステップにおいて、各前記厚み増加部の形成に使用される前記繊維は、前記成型ステップにおいて前記成型モールドの外部から付与されるエネルギーにより軟化し、前記成型モールドの内側の形状に対応して変形した後に硬化されることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
- 前記ウィービングステップにおいて使用される繊維の束は、１本の無機繊維もしくは金属繊維の周りが複数本の熱可塑性樹脂繊維に囲まれて束になったものであり、前記成型ステップにおいて前記成型モールドに対する加熱により、各繊維の束における熱可塑性樹脂繊維が液状化することによって、各繊維の束の間にある隙間が液状化した熱可塑性樹脂により充満されることを特徴とする請求項３に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| TW111149773 | 2022-12-23 | ||
| TW111149773A TWI826205B (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 高爾夫球桿頭的製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP7620063B2 true JP7620063B2 (ja) | 2025-01-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023172576A Active JP7620063B2 (ja) | 2022-12-23 | 2023-10-04 | ゴルフクラブヘッドの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240208161A1 (ja) |
| JP (1) | JP7620063B2 (ja) |
| TW (1) | TWI826205B (ja) |
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