JP2005168565A - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 寸法精度が高く、低重心、高慣性モーメントにできるゴルフクラブヘッドを高い歩留まりで製造できるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、金属製のソール板１１と金属製のフェース板１２とプリプレグを予備賦形したプリフォーム（第１のプリフォーム１８、第２のプリフォーム１９）とを接合して成形型内に配置し、内圧成形することを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、金属製部材および繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製部材から構成されるゴルフクラブのヘッドの製造方法に関する。

ゴルフクラブヘッドには、方向安定性が高く、飛距離が長くなるものが望まれる。これらの特性は、ゴルフクラブヘッドの重心を軸とした慣性モーメントや重心の高さに大きく影響されることが知られている。具体的には、ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントを大きく、重心の高さを低く（低重心）することにより、打球の曲がりが小さくなり、飛距離が長くなる。ゴルフクラブヘッドの慣性モーメント及び重心の高さを低くするには、ゴルフクラブヘッドの寸法を大きくする方法があるが、ゴルフクラブヘッドの寸法を大きくするとゴルフクラブヘッドの質量も増大してしまうためスイング等が困難になる傾向にある。したがって、実質的に、ゴルフクラブヘッドの質量には上限があった。
そこで、ゴルフクラブヘッドの質量を増大させず、寸法を大きくするために、ゴルフクラブヘッドの構造を中空にする方法が広く採用されている。ところが、中空ゴルフクラブヘッドをチタン合金、アルミニウム高力合金、ステンレス鋼などの金属材料のみで作製すると、ゴルフクラブヘッドの肉厚を薄くせざるを得なくなり、打撃時の衝撃で破壊するおそれがあった。

そこで、質量を増大させず、薄肉にしても強度を確保するために、比強度（引張強度／比重）に優れるＦＲＰに金属を接合したゴルフクラブヘッドが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載のゴルフクラブの製造方法では、図８に示すように、まず、ボールを打撃するフェース５１と、フェース５１の下端縁から後側へ延伸したソール５２と、フェース５１およびソール５２と接続した中空筒状のネック５３とからなる金属部材５０を薄肉で一体状に形成する。次いで、プリプレグシート材によりゴルフクラブヘッドの形状をした密閉部材を形成し、この密閉部材を金属部材に組み付けて成形品前駆体を得る。そして、この成形品前駆体を内圧成形して最終的なゴルフクラブヘッドを得る。内圧成形では、成形品前駆体の密閉部材内に加圧バッグを挿入しつつ、これを金型キャビティ内に配置し、金型を加熱しながら加圧バッグを膨張させて、プリプレグシート材を金型の内壁に押圧して成形する。
特開２００２−３３６３８９号公報

上記製造方法で得られたゴルフクラブヘッドはＦＲＰに金属を接合したものであるから、軽量である。しかし、この製造方法において、フェースとネックとソールとが一体になった金属部材は形状が立体的で複雑であるため、高い寸法精度で製造することが困難であった。したがって、この製造方法でゴルフクラブヘッドを量産すると、質量、フェース角度、寸法、重心がばらついていた。そのため、不良品が多く、歩留まりが低かった。しかも、寸法精度が低いと、設計からずれて、金属部材と密閉部材との密着性が低くなり、接着強度が低くなるので、ゴルフクラブヘッドの耐久性が低くなった。
また、特許文献１に記載の製造方法で得られたゴルフクラブヘッドは、金属からなる部分が多いため、重心バランスをとりにくかった。さらに、金属製のフェースとネックとソールとが一体になっており、重心を十分に低くすることが難しかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、寸法精度が高く、低重心、高慣性モーメントにできるゴルフクラブヘッドを高い歩留まりで製造できるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、金属製のソール板と金属製のフェース板とプリプレグを予備賦形したプリフォームとを接合して成形型内に配置し、内圧成形することを特徴とする。
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、ソール板に、内圧成形時に使用する加圧バッグを挿入するための孔を形成することができる。
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、プリフォームが複数に分割されていることが好ましい。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、フェース板に、プリフォームとの接合部になるフランジを設けることが好ましい。
フランジを設けた場合には、フランジの突出長さが１０ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、ソール板として、フェース板より比重の大きいものを用いることが好ましい。
さらに、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、ソール板とフェース板とを離して配置することが好ましい。
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、予備賦形の前に、プリプレグに予め切れ目を形成することが好ましい。
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法においては、プリプレグが、炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、簡単な形状の金属部材を用いてゴルフクラブヘッドを製造するので、ゴルフクラブヘッドの質量、フェース角度、寸法、重心のばらつきを小さくできる。その結果、低重心、高慣性モーメントにできる上に、高性能のゴルフクラブヘッドを高い歩留まりで製造できる。
また、本発明の製造方法によって得られたゴルフクラブヘッドは、高い耐久性を有している。

本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例について説明する。この例は、ソール板と、フェース板と、２つに分割されたプリフォーム（第１のプリフォームと第２のプリフォーム）とから図１に示すゴルフクラブヘッド１０を製造する例である。
本実施形態例の製造方法では、まず、鋳造、鍛造または切削によって、ゴルフクラブヘッドの底面に配置される金属製のソール板１１（図２参照）と、打撃面２１を有する金属製のフェース板１２（図３参照）とをそれぞれ個別に得る。
ソール板１１の製造の際には、内圧成形時に使用する加圧バッグを挿入するための孔２２を形成しておく。この孔は、ネジ孔（このネジ孔をプラダー孔と呼ぶことがある）としておくことが好ましい。孔をネジ孔としておくことで、後述するように、加圧バッグをネジ孔から抜き出した後にネジを螺合して孔を塞ぎやすい、ネジ孔に螺合されるネジとして、ニッケル−タングステン合金製など比重の大きいものを用いると、得られるゴルフクラブヘッドの低重心化が図れるなどの利点がある。
フェース板１２の製造の際には、打撃面２１と反対側に突出し、第１のプリフォームまたは第２のプリフォームとの接合部になるフランジ２３を設ける。このフェース板１２のフランジ２３は、突出長さＬ（図４参照）が１０ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。この範囲の突出長さであれば、第１のプリフォームまたは第２のプリフォームとの接合部を必要かつ十分に設けることができ、接着強度を高くできる。１５ｍｍを超えても接合部を十分接着することはできるが、ゴルフクラブヘッドの総重量が重くなるので好ましくない。
さらに、フェース板１２には、シャフトとの連結部になる中空筒状のネック１３が設けられる。

ソール板１１およびフェース板１２においては、接着強度が高くなることから、プリフォームと接合する面を予めブラスト加工などによって粗面化しておくことが好ましい。そして、粗面化によって、ソール板１１およびフェース板１２のプリフォームと接合する面の表面粗さＲａを１μｍ〜２０μｍにすることが好ましい。
さらに、同様の理由から、ソール板１１およびフェース板１２のプリフォームが接合する面を、メチルエチルケトンやアセトンなどにより脱脂処理しておくことが好ましい。

上記ソール板１１およびフェース板１２を構成する金属材料としては、チタン合金、アルミニウム高力合金、ステンレス鋼が挙げられるが、チタン合金が強度と比重のバランスの点で好ましい。
ソール板１１とフェース板１２とは同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよく、特にゴルフクラブの重心を容易に低くできることから、ソール板１１として、フェース板１２より比重が大きいものを用いることが好ましい。例えば、ソール板１１として、ステンレス製のものを使用し、フェース板１２としてチタン製のものを使用する。

次に、上記ソール板およびフェース板と接合するプリフォーム（第１のプリフォームおよび第２のプリフォーム）を製造する。
第１のプリフォームの製造では、プリプレグを積層してゴルフクラブヘッドのソールの形状に予備賦形し、第２のプリフォームの製造では、ゴルフクラブヘッドのクラウンの形状に予備賦形する。なお、第１のプリフォームには、ソール板を接合した際に、ソール板に形成されるネジ孔を塞がないような開口部（図示せず）を形成しておく。
ここで、ゴルフクラブヘッド１０のソール１５とは、ゴルフクラブヘッド１０においてソール板１１およびフェース板１２を除いた部分であるヘッドボディ１６の底部のことであり、ゴルフクラブヘッド１０のクラウン１７とは、ヘッドボディ１６の頭部のことである（図１参照）。また、予備賦形とは、複数のプリプレグを積層し、その粘着力で一体化して最終形状に近い概略の形状に賦形することである。

プリフォームの製造においては、予備賦形前に、プリプレグに予め切れ目を形成しておくことが好ましい。プリプレグに予め切れ目を入れておけば、この積層したプリプレグを予備賦形する際に、この切れ目の端部同士を貼り合せることにより、曲線形状であるソールまたはクラウンの形状を形成しやすくなる。

プリプレグとしては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の強化繊維にエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等マトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂を用いる。これらの中でも、強度の点から、強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。

次に、図５に示すように、ソールの形状に予備賦形した第１のプリフォーム１８の底面２４とソール板１１の上面とを、フィルム状接着剤２５を介して接合する。その際、第１のプリフォーム１８にフェース板１２との接合を目的とした接合代２７を形成するようにしておく。
次いで、第１のプリフォーム１８の接合代２７と、フェース板１２の下部のフランジ２３とを、フィルム状接着剤２５を介して接合する。
この際、ソール板１１とフェース板１２とを離して配置することが好ましい。ソール板１１とフェース板１２とを離して配置すると打感が向上する傾向にある。これに対し、ソール板１１とフェース板１２とを接触して配置した場合には、ソール板１１とフェース板１２とを一体に成形したものと類似したものになり、打感が向上しないだけでなく、低重心にしにくくなる。

次に、図６に示すように、ソール板１１のネジ孔２２から加圧バッグ２８を挿入する。加圧バッグの材質としては、例えば、シリコーンゴムやナイロン、ポリエステルなどが挙げられる。次いで、第２のプリフォーム１９を第１のプリフォーム１８上に載せつつ、第２のプリフォーム１９とフェース板１２の上部のフランジ２３とを、フィルム状接着剤２５を介して接着する。このようにして成形品前駆体３０を得る。
なお、上記のように、第２のプリフォームをフェース板に接合する前に、加圧バッグを挿入した場合には、確実に加圧バッグを成形品前駆体内に挿入できるので好ましい。

上述したように、ソール板１１と第１のプリフォーム１８、フェース板１２と第１のプリフォーム１８および第２のプリフォーム１９と、フィルム状接着剤２５を介して接合することは、フィルム状接着剤２５が均一の厚みを有し、斑が生じ難く、安定な接着強度が得られることから好ましい。

ここで、フィルム状接着剤２５を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、接着強度の点でエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂組成としてエポキシ樹脂成分、硬化剤成分以外にエラストマー成分を含有することが更に好ましい。エラストマー成分としてCarboxy-Terminated Butadiene Acrylonitrile Copolymer（ＣＴＢＮ）などが挙げられる。
さらにフィルム状接着剤２５が不織布又は織布からなる基材を含むことで、フィルム状接着剤の取り扱い性や接着剤保持性が向上する。更に、硬化後接着剤層に応力が負荷された場合、微小な亀裂が発生しても、亀裂の進展を抑えることができるので、接着剤層の破壊強度を向上させることができる。
フィルム状接着剤２５に用いられる不織布及び織布の材料としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ガラス繊維などが挙げられるが、これに限定するものではない。

次いで、この成形品前駆体を内圧成形する。具体的には、図７に示すように、上型３１と下型３２とからなる金型内に成形品前駆体３０を配置し、金型３３を閉じ、続いて、加圧バッグに空気を送って加圧バック２８を膨張させる。そして、膨張した加圧バッグによって第１のプリフォーム１８および第２のプリフォーム１９を金型３３に押圧させつつ、金型３３をマトリックス樹脂の硬化温度に応じた温度に加熱して各プリフォームのマトリックス樹脂を熱硬化させて成形する。

次いで、金型を開き、得られた成形品を取り出すとともに、加圧バッグをネジ孔から抜き出す。加圧バッグをネジ孔から抜き出した後には、成形品内部を内視鏡等で検査することが好ましい。成形品内部を内視鏡等で検査することで、フェース板と第１のプリフォームおよび第２のプリフォームとの接合状態を観察し、接合部におけるめくれ、接合部の十分な確保を確認できる。
最後に、ソール板のネジ孔にニッケル−タングステン合金製ネジを螺合し、ネジ孔を塞いで図１に示すゴルフクラブヘッドを得る。ここで、ソール板のネジ孔に螺合されるネジは、ゴルフクラブヘッドをより低重心にできることから、比重が大きいものが好ましく、例えば、ニッケル−タングステン合金製のものが挙げられる。

また、ソール板と第１のプリフォーム、フェース板と第１のプリフォームおよび第２のプリフォームとを接合する場合には、液状接着剤で接着することも可能であるが、ゴルフクラブヘッドのような立体形状において、液状接着剤を均一厚さ、幅で塗布することに十分な注意を払う必要がある。接着剤の塗布斑、厚み斑は、接着強度低下を引き起こすので安定な強度を有するゴルフクラブヘッドを得ることは難しくなる。

以上説明したゴルフクラブヘッドの製造方法では、金属製のソール板と金属製のフェース板とを個別に得ており、各部材の形状は複雑にならないから、鋳造や鍛造で製造しても寸法精度を高くできる。そして、寸法精度の高いソール板とフェース板とを用いて製造したゴルフクラブヘッドは、質量、フェース角度、寸法、重心のばらつきが小さくなるので、不良品が少なくなり、歩留まりが高くなる。
さらに、ソール板およびフェース板の寸法精度が高くなったことによって、各部材を精密に配置できるようになり、フェース板と第１のプリフォームや第２のプリフォームとの密着性が高くなる。その結果、接着強度が高くなり、ゴルフクラブヘッドの耐久性に優れる。
また、ソール板とフェース板とが分離していることによって、設計の自由度が高くなり、重心バランスをとりやすくなるので、重心を十分に低くすることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態例に限定されない。例えば、上述した実施形態例では、プリフォームが２つに分割されていたが、分割されていなくてもよいし、３つ以上に分割されていてもよい。プリフォームを３つ以上に分割する例としては、ヘッドボディを、ソール、クラウン、サイドから構成し、それに対応してプリフォームを３つに分割する例が挙げられる。

おもりが螺合されるネジ孔が形成された厚さ３ｍｍのチタン合金製ソール板とチタン合金製フェース板とをそれぞれ成形し、ソール板およびフェース板のプリフォームと接合する面をブラスト加工により粗面化処理し、アセトンで脱脂した。
それとともに、互いに直交する２方向に配向した炭素繊維に、エポキシ樹脂が含浸されたプリプレグ（三菱レイヨン株式会社製パイロフィル（登録商標）ＴＲ３５０）を６層積層して、ゴルフクラブヘッドのソールの形状に予備賦形して第１のプリフォームを得た（厚さ１．０５ｍｍ）。なお、第１のプリフォームには、ソール板のネジ孔を塞がないような開口部を形成した。また、上記プリプレグを４層積層して、ゴルフクラブヘッドのクラウンの形状に予備賦形した第２のプリフォームを得た（厚さ０．７ｍｍ）。

次に、図５に示すように、第１のプリフォーム１８の底面２４とソール板１１の上面とを、フィルム状接着剤２５を介して接合した。その際、第１のプリフォーム１８に、フェース板１２との接合を目的とした接合代２７を形成するようにした。次いで、第１のプリフォーム１８の接合代２７と、フェース板１２の下部のフランジ２３とを、フィルム状接着剤２５を介して接合した。
続いて、図６に示すように、ソール板１１のネジ孔２２からシリコーンゴム製の加圧バッグ２８を挿入した。その後、第２のプリフォーム１９を、第１のプリフォーム１８上に載せつつ、第２のプリフォーム１９とフェース板１２の上部のフランジ２３とを、フィルム状接着剤２５を介して接合して、成形品前駆体３０を作製した。

次に、図７に示すように、上記成形品前駆体３０を上型３１および下型３２からなる金型３３内に配置し、金型３３を閉じた。次いで、加圧バッグ２８を０．２ＭＰａに加圧して膨張させ、膨張した加圧バッグ２８により第１のプリフォーム１８および第２のプリフォーム１９を金型に押圧させつつ、金型温度を１３０℃にして各プリフォームのエポキシ樹脂を熱硬化させて成形した。
得られた成形品を金型から取り出し、加圧バッグをネジ孔から抜き出した。そして、ネジ孔からファイバスコープ（株式会社ＮＩＳＣＯ製Ｆ５Ｄ１０Ｗ）を挿入し、フェース板と第１のプリフォームおよび第２のプリフォームとの接合状態を観察し、接合部におけるめくれ等の有無、接合部の十分な確保を検査した。
その後、ニッケル−タングステン合金製ネジをネジ孔に螺合して、最終的なゴルフクラブヘッドを得た。

このゴルフクラブヘッドの製造方法では、ソール板とフェース板とをそれぞれ成形したので、ゴルフクラブヘッドの質量、フェース角度、寸法、重心のばらつきが小さかった。その結果、高性能のゴルフクラブヘッドを高い歩留まりで製造できるようになった。
また、得られたゴルフクラブヘッドについて、５０ｍ／秒のヘッドスピードで３０００発の打撃試験を行ったところ、その打撃試験に耐えた。

本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例で製造されるゴルフクラブヘッドを示す斜視図である。 本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例におけるソール板を示す上面図である。 本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例におけるフェース板を示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ’断面図である。 本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例の一工程を示す断面図である。 本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例の一工程を示す断面図である。 本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法の一実施形態例の一工程を示す断面図である。 従来のゴルフクラブヘッドの製造方法の一工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ ゴルフクラブヘッド
１１ ソール板
１２ フェース板
１８ 第１のプリフォーム（プリフォーム）
１９ 第２のプリフォーム（プリフォーム）
２２ 孔
２３ フランジ
Ｌ 突出長さ

Claims (9)

1. 金属製のソール板と金属製のフェース板とプリプレグを予備賦形したプリフォームとを接合して成形型内に配置し、内圧成形することを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
2. ソール板に、内圧成形時に使用する加圧バッグを挿入するための孔を形成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。
3. プリフォームが複数に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
4. フェース板に、プリフォームとの接合部になるフランジを設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
5. 前記フランジの突出長さが１０ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
6. ソール板として、フェース板より比重の大きいものを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
7. ソール板とフェース板とを離して配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
8. 予備賦形の前に、プリプレグに予め切れ目を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
9. プリプレグが、炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
   

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