(57)【要約】【課題】加工工程において、板材の本来の機械的性質に予期せぬ変化が生じることを避けられるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法は、α＋β型チタン合金の板材を提供し、スカート縁及びフェースを有するフェース板半製品を形成させ、前記フェース板半製品を押圧成形して前記フェースを曲面に形成させ、押圧成形された前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、鍛造用金型で前記フェース板半製品を鍛造して、前記フェース板半製品に折り曲げられたスカート縁を形成させ、折り曲げられた前記スカート縁を有する前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、温度が６０〜１００℃である成形用上型及び温度が１５０〜３５０℃である成形用下型により成形させ、ゴルフクラブヘッドのカップフェース板を獲得する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
α＋β型チタン合金の板材を提供し、スカート縁及びフェースを有するフェース板半製品を作成し、
前記フェース板半製品を押圧成形して前記フェースを曲面状に形成し、
押圧成形された前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、鍛造用金型で前記フェース板半製品を鍛造して、前記フェース板半製品に折り曲げられた前記スカート縁を形成させ、
折り曲げられた前記スカート縁を有する前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、温度が６０〜１００℃である成形用上型及び温度が１５０〜３５０℃である成形用下型により成形させ、ゴルフクラブヘッドのカップフェース板を獲得する、ゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【請求項２】
前記α＋β型チタン合金の板材の縁をフライスして肉厚が０．８〜１．５ｍｍである薄肉領域を形成させることで、前記板材を前記フェース板半製品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カップフェース板の製造方法。
【請求項３】
前記α＋β型チタン合金の板材が相対する加工面及びフェース成形面を有し、前記加工面をフライスして不等厚の構造を形成させることで、前記フェース板半製品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カップフェース板の製造方法。
【請求項４】
８０〜１２０トン／ｃｍ2 の圧力で前記フェース板半製品を押圧成形し、前記フェースを曲面状に形成することを特徴とする請求項１、２または３に記載のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【請求項５】
１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で湾曲状の前記フェースを鍛造し、折り曲げられた前記スカート縁を形成させることを特徴とする請求項１、２または３に記載のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【請求項６】
折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェースを、１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で前記ゴルフクラブヘッドのカップフェース板に成形することを特徴とする請求項１、２または３に記載のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【請求項７】
３〜１５秒の成形時間で前記成形用上型及び前記成形用下型により折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェース板半製品を成形させることを特徴とする請求項１、２または３に記載のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【請求項８】
５秒の成形時間で前記成形用上型及び前記成形用下型により折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェース板半製品を成形させることを特徴とする請求項７に記載のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブヘッドのカップフェース（cup face）板の製造方法に関し、特に、低温プレス加工技術を用いてゴルフクラブヘッドのカップフェース板を製造する方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法は、板材を粗鍛造及び仕上げ鍛造した後、プレス加工機或いは油圧機により板材を折り曲げて形を整え、所望のカップフェース板に形成させるものであり、加工過程において、６５０〜９８０℃でその板材を加熱し、板材の温度を板材材料の変態点に近づかせて或いは変態点より高くして成形を行う。しかしながら、一部の特殊な板材については、変態点の温度まで加熱すると、板材に予期せぬ変化が生じることがあり、ひいてはフェースの品質にも影響して、所望のゴルフクラブヘッドの規格に合致させることが難しくなる。例えば、ＤＡＴ５５Ｇ板材を４００℃超えの温度に加熱すると、その機械的性質が大きく変化し、温度が変態点（７００℃）に近づければ近づけるほど変化の程度も激しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国公開第１０２９８９１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、加工工程において、板材の本来の機械的性質に予期せぬ変化が生じるのを避けることができるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法は、α＋β型チタン合金の板材を提供し、スカート縁及びフェースを有するフェース板半製品を形成させ、前記フェース板半製品を押圧成形して前記フェースを曲面状に形成し、押圧成形された前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、鍛造用金型で前記フェース板半製品を鍛造して、前記フェース板半製品に折り曲げられたスカート縁を形成し、折り曲げられた前記スカート縁を有する前記フェース板半製品を１００〜２５０℃で加熱し、温度が６０〜１００℃である成形用上型及び温度が１５０〜３５０℃である成形用下型により成形することにより、ゴルフクラブヘッドのカップフェース板を獲得する。
【０００６】
本発明による製造方法は、まず、金型及びフェース板半製品を加熱せずに湾曲状に成形させてから、フェース板半製品の温度を低いままに制御して折り曲げ加工を行い、さらに低温成形金型で短時間に加圧して、速やかにフェース板半製品をフェース板完成品に成形させるので、過熱によってフェース板半製品の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減できる効果を有する。特に、ＤＡＴ５５Ｇ板材を使用する場合、ＤＡＴ５５Ｇ板材を４００℃超えまで加熱すると、その機械的性質が大きく変化するので、本発明のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法を採用することにより、低温の金型で鍛造することで、板材の本来の機械的性質がゴルフクラブヘッドの規格に合致したままに維持することができるので、生産品質を安定させる効果を有する。
【０００７】
また、前記α＋β型チタン合金の板材の縁をフライスして、肉厚が０．８〜１．５ｍｍである薄肉領域を形成させることで、前記板材を前記フェース板半製品に形成させることもできる。これにより、前記スカート縁をより折り曲げ易くし、さらにカップフェース板に形成させることができる。
【０００８】
また、前記α＋β型チタン合金の板材が相対する加工面及びフェース成形面を有し、前記加工面をフライスして不等厚の構造を形成させることで、前記フェース板半製品を形成させることもできる。これにより、スイートスポットの面積を拡大し、ゴルフクラブヘッドのフェース板の打撃性能を向上させることができる。
【０００９】
また、８０〜１２０トン／ｃｍ2 の圧力で前記フェース板半製品を押圧成形し、前記フェースを曲面に形成させることもできる。これにより、速やかに予期されたフェース板完成品に成形させることができるので、過熱することで前記板材の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。
【００１０】
また、１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で湾曲状の前記フェースを鍛造し、折り曲げられた前記スカート縁を形成させてもよい。これにより、速やかに予期されたフェース板完成品に成形させることができるので、過熱することで前記板材の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。
【００１１】
また、折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェースを、１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で前記ゴルフクラブヘッドのカップフェース板に成形してもよい。これにより、速やかに予期されたフェース板完成品に成形させることができるので、過熱することで前記板材の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。
【００１２】
また、３〜１５秒の成形時間で前記成形用上型及び前記成形用下型により折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェース板半製品を成形させることもできる。これにより、速やかに予期されたフェース板完成品に成形させることができるので、過熱することで前記板材の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。
【００１３】
また、５秒の成形時間で前記成形用上型及び前記成形用下型により折り曲げられた前記スカート縁を有する湾曲状の前記フェース板半製品を成形させることもできる。これにより、速やかに予期されたフェース板完成品に成形させることができるので、過熱することで前記板材の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例によるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法のフローチャート。
【図２】本発明の実施例によるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法における各段階の断面図。
【図３】本発明の実施例によるゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法に用いられるＤＡＴ５５Ｇ板材における時効処理温度と硬度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に示されるように、本発明の実施例に係るゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法は、概ね、半製品の提供工程Ｓ１、湾曲度成形工程Ｓ２、折り曲げ工程Ｓ３及び最終成形工程Ｓ４を含む。半製品の提供工程Ｓ１の半製品は、湾曲度成形工程Ｓ２、折り曲げ工程Ｓ３及び最終成形工程Ｓ４を経て、ゴルフクラブヘッドのカップフェース板に形成される。
【００１７】
半製品の提供工程Ｓ１では、ゴルフクラブヘッドの需要に応じて予め板材１を処理してフェース板半製品２に形成させる。例えば、板材１の表面に対して簡易な研磨を行って外形を整えることができる。或いは、板材１の材料の特性次第で、板材１の表面に酸化防止層を形成することもできる。すなわち、板材１が酸化し易い金属（例えばチタン）からなる場合、板材１を加熱及び成形する際に酸化物が生成しないように、板材１の表面にその酸化防止層を形成することが好ましい。または、板材１を不等厚の構造とし、これによりスイートスポットの面積を拡大し、ゴルフクラブヘッドのフェース板の打撃性能を向上させることができる。本実施例では、板材１をフライスして不等厚の構造とし、フェース板半製品２に形成させる。なお、フライスする際に板材１を加熱する必要がなく、これにより、過熱で板材１の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させることができる。
【００１８】
詳しく述べると、図２の（ａ）に示されるように、半製品の提供工程Ｓ１では、板材１を提供し、さらに板材１をフライスしてフェース板半製品２に形成させることができる。例えば、切断機（例えばレーザー切断機）によって、一枚の基材から完成品の輪郭に近似した輪郭を有する板材１を切り、後続の加工工程で用いる。板材１の材料は、塑性変形能力や振動吸収能力の高い金属、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、ニッケル基合金、鋳鉄、超合金鋼、Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金、チタン合金、銅合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金またはこれらの組み合わせから選択することが好ましく、ステンレス鋼及びチタン合金が特に好ましい。本実施例ではα＋β型チタン合金の板材、例えばＤＡＴ５５Ｇ（３．５〜４．５重量％のアルミニウム、１５〜１７重量％のバナジウム、５〜７重量％のクロム及び残部となるチタンを含む。）を用いる。また、α＋β型チタン合金の板材はＳＰ７００或いは１５−３−３−３であっても良く、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
図２の（ｂ）に示されるように、本実施例では、工作機械で板材１をフライスして不等厚の構造とし、これによりスイートスポットの面積を拡大し、ゴルフクラブヘッドの打撃性能を向上させることができる。詳しく述べると、板材１は相対する加工面１１及びフェース成形面１２を有し、加工面１１は成形領域１１１及び前記成形領域１１１を囲う外周領域１１２を有する。板材１に不等厚の構造を有させるように、外周領域１１２をフライスして、板材１の外周領域１１２の肉厚を成形領域１１１の肉厚より薄くすることができる。なお、加工面１１をフライスする際に、異なるフライスでフライス粗加工、フライス中加工及にフライス細加工などの工程を行うのが好ましく、これによりフライスの精確さを向上させる。また、本実施例における成形領域１１１は加工面１１の中央に位置するが、成形領域１１１は加工面１１の周縁近くに位置することもできる。或いは、板材１を様々な打撃特性を有するフェース板に形成させるために複数の成形領域１１１を有することもでき、本発明はこれらに限定されるものではない。さらに、フェース成形面１２をフライスして平坦化させることができ、これにより、欠けや不規則な突起が生じることでユーザーの需要に合わせて正常に打撃できないことを避けられる。
【００２０】
図２の（ｃ）に示されるように、半製品の提供工程Ｓ１では、板材１の縁の肉厚を薄くするように、板材１の縁をフライスして薄肉領域１３を形成させることで、フェース板半製品２を獲得することができる。詳しく述べると、板材１の周縁をフライスし、或いは板材１において隣接または相対する二つの縁をフライスすることで薄肉領域１３を形成させることができる。例えば、薄肉領域１３の肉厚を０．８〜１．５ｍｍとすることができ、これにより、板材１の薄肉領域１３をより曲げ易くすることでフェース板半製品２を形成させることができる。これによって、板材１のフェース成形面１２はフェース板半製品２のフェース２１として形成され、かつ、薄肉領域１３はフェース板半製品２のスカート縁２２として形成される。
【００２１】
図２の（ｄ）に示されるように、湾曲度成形工程Ｓ２では、フェース板半製品２を成形し、フェース板半製品２のフェース２１を曲面に形成させて湾曲状のフェース板半製品２を獲得する。例えば、曲面を有する上型及び下型によってフェース板半製品２を押圧成形してフェース２１を曲面に形成させることができ、これにより、フェース２１はゴルフクラブヘッドに結合されるための適度な湾曲度を有することができる。フェース２１の曲率半径は例えば１６０〜６００ｍｍとすることができる。注意すべきことは、湾曲度成形工程Ｓ２ではフェース板半製品２、上記上型及び下型を加熱することはないので、８０〜１２０トン／ｃｍ2 の圧力で押圧成形することが好ましく、これによりゴルフクラブヘッドの規格に合致する曲率半径を形成させることができる。
【００２２】
図２の（ｅ）に示されるように、折り曲げ工程Ｓ３では、フェース板半製品２のスカート縁２２を概ね加工面１１へ曲げて、フェース板半製品２を、ゴルフクラブヘッドに結合されるのに適合したカップフェース板に形成させる。本実施例では、フェース板半製品２を１００〜２５０℃で加熱し、これによりフェース板半製品２の可塑性を向上させる。さらに、フェース板半製品２を金型の中に置いて鍛造し、折り曲げられたスカート縁２２を形成させる。温度がフェース板半製品２の機械的性質にもたらす悪影響を低減するために、フェース板半製品２を２００℃で６分間加熱し、かつ１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で鍛造することが好ましい。
【００２３】
図２の（ｆ）に示されるように、最終成形工程Ｓ４では、折り曲げ工程Ｓ３より得られたフェース板半製品２を成形し、フェース板半製品２のスカート縁２２を曲げて、規格に合致するゴルフクラブヘッドのカップフェース板に成形する。本実施例では、フェース板半製品２を１００〜２５０℃で加熱し、また、温度がフェース板半製品２の機械的性質にもたらす悪影響を低減するために、フェース板半製品２を２００℃で６分間加熱し、かつ成形用上型及び成形用下型により１２０〜１８０トン／ｃｍ2 の圧力で成形させることが好ましい。なお、成形用上型の温度は成形用下型の温度より低いことが好ましく、これにより、フェース板半製品２の成形後に速やかに冷却させて形状を固定させることができる。本実施例では、成形用上型の温度を６０〜１００℃とし、成形用下型の温度を１５０〜３５０℃とし、かつ成形時間を３〜１５秒とすることができ、これによりフェース板半製品２が加熱される時間を短縮する。また、フェース板半製品２を成形用上型と成形用下金との間に５秒で成形させることが好ましく、これによりフェース板半製品２の機械的性質が影響されず、予期されたフェース板完成品を成形させることができる。
【００２４】
上述したように、本発明のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法によれば、まず、金型及びフェース板半製品を加熱せずに湾曲状に成形させてから、フェース板半製品の温度を低いままに制御して折り曲げ加工を行い、さらに低温成形金型で短時間に加圧して、速やかにフェース板半製品を予期されたフェース板完成品に成形させるので、過熱でフェース板半製品の機械的性質に悪影響を及ぼすリスクを低減させる効果を有する。特に、ＤＡＴ５５Ｇ板材を使用する場合、ＤＡＴ５５Ｇ板材を４００℃超えの温度に加熱すると、その機械的性質が大きく変化する。
【００２５】
ＤＡＴ５５Ｇ板材における時効処理温度と硬度との関係を図３に示す。ＤＡＴ５５Ｇ板材を３５０℃の時効温度で加熱して１時間維持した場合、このＤＡＴ５５Ｇ板材の硬度は３７．５ＨＲＣであるが、ＤＡＴ５５Ｇ板材を５００℃の時効温度で加熱して１時間維持した場合、ＤＡＴ５５Ｇ板材の硬度は４５．８ＨＲＣとなり、硬度は高い時効温度により３７．５ＨＲＣから４５．８ＨＲＣに向上したが、硬度が高すぎることは材料の加工成形を実行し難くしてしまう。また、ＤＡＴ５５Ｇ板材の硬度は、維持時間が経つにつれて顕著に向上するので、本発明のゴルフクラブヘッドのカップフェース板の製造方法は、低温の金型により鍛造することで、低い時効温度で材料をカップフェース板に加工成形し易く、かつ板材の本来の機械的性質がゴルフクラブヘッドの規格に合致したままに維持することができるので、生産品質を安定させる効果を有する。
【符号の説明】
【００２６】
１      板材
１１    加工面
１１１  成形領域
１１２  外周領域
１２    フェース成形面
１３    薄肉領域
２      フェース板半製品
２１    フェース
２２    スカート縁
Ｓ１    半製品の提供工程
Ｓ２    湾曲度成形工程
Ｓ３    折り曲げ工程
Ｓ４    最終成形工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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